全双工MIMO中继系统中基于最大速率的波束成形算法

全双工系统能实现在同一时隙与同一频率传输数据,相比于半双工系统能大大地提升数据吞吐量和频谱效率。为了进一步提高全双工多输入多输出(Multi-input and multi-output,MIMO)中继系统传输速率,本文基于放大转发(Amplify-and-forward,AF)传输模式,在全双工双向中继系统中引入梯度下降算法,将用户发送端、接收端波束成形与中继端波束成形矩阵相结合设计一种最大化速率的交替迭代算法,并构造出一种最小均方误差（Minimum mean square error,MMSE）迭代算法作为初始条件,在此基础上推导出中继接收端与发射端的波束成形矩阵表达式。仿真结果表明,本文构造的交替迭代算法收敛速度快,而且相比于迫零、最小均方误差以及最大泄信噪比算法,和速率有显著提高。     

基于天线选择的全双工中继干扰抑制

在全双工中继协作通信系统中,中继发送端和接收端之间的干扰严重影响了系统的传输性能,因此干扰抑制是全双工模式下的关键问题。与引入权重矩阵的抑制方法不同,介绍了一种在中继发送端和接收端同时进行天线选择的干扰抑制方法。在多天线中继衰落信道系统中,基于最小化干扰信道的信道容量准则,中继发送端和接收端均选择合适的天线子集。在该抑制方法的基础上,理论分析了系统信道容量的闭式表达。仿真结果表明,天线选择方案改善了系统的信道容量和误码率性能,干扰抑制效果明显,同时降低了系统的复杂性。     

基于PU2RC的下行多用户MIMO系统多模发送方案

针对有限反馈下行多用户多输入多输出（multiple-input multiple-output, MIMO）系统,提出了一种基于每用户正交码率控制（per user unitary rate control, PU2RC）的多模发送方案。该方案通过最大化系统的遍历和速率来自适应地选取发送模式,即系统同时传输的并行数据流数目。由于直接计算系统的遍历和速率比较困难,论文推导出它的一个上界,并以最大化该上界来简化发送模式的选取。仿真结果表明,所提方案的遍历和速率性能优于传统PU2RC方案,特别当系统中用户数不大或者信噪比较高时,性能有明显的改善。     

WLAN Mesh网络多信道速率自适应MAC协议

针对多种传输速率的链路共存于同一信道时引发的性能瓶颈,以及单接口多信道网络中接收端忙的问题,在DCF协议的框架内提出一种适用于WLAN Mesh网络的分布式多信道速率自适应媒体控制接入(MAC)协议。该协议允许发送节点的邻居节点通过协作应答的方式告知相应接收节点所处信道,接收节点根据当前信道质量合理选择传输速率和传输信道反馈给发送节点。通过上述机制,将不同传输速率的链路分配在不同的信道上。仿真结果证明,该协议能避免不同传输速率链路之间的相互干扰,解决接收端忙问题。与现有典型多信道速率自适应MAC协议相比,能有效提高网络的总吞吐量。     

基于无线能量采集的多跳网络安全传输中的路径选择

针对具有无线能量采集技术的多跳传输网络,提出了全双工中继网络在有多个窃听者和多个功率节点场景下进行多跳多路径传输时的路径选择问题。首先,所提系统模型在有多个窃听者和功率节点的场景下进行信息传输,将源发射端和接收端之间的最佳路径作为数据传输路径。然后,为了增强系统性能,中继节点对功率节点发出的射频信号进行能量采集并利用所获能量来进行下一跳的数据传输。最后,推导出了所提路径选择方法在瑞利衰落信道下端到端中断概率的精确表达式,蒙特卡洛仿真和理论分析曲线拟合较好,说明了理论推导的正确性,以及所提方法具有性能上的优越性。     

物联网传感器网络中次级用户在不完美信道下的带宽和功率分配

针对物联网（IoT）传感器网络无线资源的稀缺和信道不完美带来的误差问题,提出了一种在不完美信道状态信息（CSI）下为次级IoT设备（SID）用户分配带宽和功率的方法。首先,基于次级系统和主级系统的不同情况,分别建立了次级系统发送端与主级系统接收端、次级系统发送端与接收端之间的不完美信道模型。其次,提出了为次级IoT设备用户分配带宽和功率的机制,并考虑了当前带宽不够分配时应采取的措施和相应的惩罚机制,目的是在充分利用现有无线资源的情况下,最大化整个次级系统的能量效率（EE）。最后,使用粒子群优化（PSO）算法和加权切比雪夫法进行分步求解,在降低问题复杂度的同时得到最优的分配方案。仿真结果表明,与均等分配和随机分配方法相比,所提方法在最大化系统总发送速率和最小化次基站平均发送功率方面提升了约75%,能有效提升整个网络的能量效率。     

多用户MIMO系统低复杂度收发联合波束成形方案

基于多用户多输入多输出(MIMO)有限反馈系统提出了一种收发联合波束成形方法。该方法在发送端采用每个用户酉速率控制(PU2RC)波束成形技术,在接收端采用基于信干噪比(SINR)最大化的天线合并算法。天线合并算法利用用户SINR的广义Rayleigh熵特性寻找最佳的天线合并矢量。仿真结果表明,该方法能充分利用信道信息,不仅改善了传统PU2RC系统的和速率性能,相对于已有的迫零(ZF)联合波束成形方法,对信道状态信息的量化误差的敏感性更低,用户选择算法的复杂度更低,且低速率反馈条件下和速率性能更优。     

光电搜索跟踪设备实时数据传输方法研究

设计了一种低成本,低延迟,高速全双工的光电搜索跟踪设备实时数据传输系统。包括发送端编码,发送端并串转换,发送端电光转换,接收端光电转换,接收端串并转换,发送端解码等软硬件模块。通过优化设计,采用高性价比器件,实现了光电搜索设备高速数据流的收发一体化。在全双工工作模式下,数据传输率优于1.25Gbps,数据传输延迟优于250ns,连续工作24小时误码率优于10~(-9)。     

存在多个窃听节点的WSNs可达保密速率研究

当无线传感器网络中存在多个非法窃听节点时,合法节点间通信的安全性就面临着严重威胁;针对此问题,在发送节点不知道其到各窃听节点准确信道状态信息的情况下,优化出可使节点间可达保密速率最大化的最优输入协方差矩阵;此优化问题是一个很难直接求解的非凸优化问题,文中通过一些等价变换将此非凸优化问题转变成一个仅由凸约束集构成的可行性问题,并利用二分法设计了计算最大可达保密速率的迭代算法;最后针对窃听节点的数目以及信道误差的大小对可达保密速率的影响进行了仿真,仿真结果验证了算法的有效性和理论分析的正确性。     

最小化具有无线携能通信的全双工中继系统发射功率和

考虑在无线网络中采用信息与能量同步传输来提高无线中继系统的性能,提出了基于无线射频网络中采用无线携能通信（SWIPT）技术的具有自能量回收的双向传输全双工中继系统。SWIPT应用在双向全双工中继系统中是一个新的尝试,其中能量受限的目的节点使用从中继和环路信道捕获的能量来发送反馈信息,并给出了全双工中继系统工作的逻辑结构和能量受限的目的节点的物理结构。然后,以最小化系统发射功率和作为优化目标来描述系统的性能,采用功率分配方案进行信息解码和能量捕获,应用半定规划、秩松弛和拉格朗日方法将原始非凸优化方程转化为可解凸优化问题并求解,且联合优化了中继发射功率、发射波束成形向量和功率分配比率。最后,实验仿真对比了所提的新系统与传统双向传输中继系统,结果验证了利用自能量回收不仅可以消除自干扰,而且可以显著优化系统发射功率和,且由于SWIPT技术与全双工中继系统的结合,使得所提出的系统比传统的双向传输系统具有更高的性能增益。