多用户多中继系统下协作NOMA的中断性能

在基于非正交多址接入技术(NOMA)的多用户多中继协作中继网络中,为优先满足混叠信号中的时延敏感信息的服务质量(QoS)需求,对功率因子进行了简单分析,进而找到了关于信道增益的解码限制条件。在给定中继的情况下,根据解码限制条件建立用户集合,进而找到可以使高QoS信号速率最大化的用户中继对作为最佳“用户-中继”来传递信号。并且对该“用户-中继”选择方案下的系统中断概率的表达式进行推导并求出了其渐进式。仿真结果验证了推导结果的正确性,系统的中断概率随着节点数目的增多而降低,而当信噪比趋于无穷时,系统的分集增益取决于用户数目和中继数目。且与已有文献进行对比,本文提出的用户中继匹配方案的中断性能相对较好。     

基于双向中继和网络编码的NOMA网络性能分析

针对实际场景中存在的具有上下行双向传输任务的通信系统,本文提出了一种双向中继协作非正交多址接入(NOMA, non-orthogonal multiple access)传输方案,基于解码转发(DF, Decode and Forward)协议研究信号的上行和下行双向传输技术,与现有NOMA方案不同,本方案为近端用户分配较大的功率,利用网络编码(NC, network coding)原理在两个时隙内实现基站和用户之间的双向信息交换。进一步考虑不完美信道状态信息(CSI, Channel State Information)条件,分析系统的传输性能并推导了系统中断概率以及遍历和速率闭合表达式。仿真结果表明,在完美CSI和不完美CSI条件下,相比于现有文献所提方案、单向中继(OWR,One-Way Relay)和正交多址(OMA, Orthogonal Multiple Access)网络,本文所提方案有效降低了系统的传输中断概率,提高了系统的遍历和速率以及系统吞吐量。      

非理想干扰删除下全双工中继NOMA系统的物理层安全性能研究

全双工协作中继转发信号时存在的自干扰现象会降低系统性能.本文考虑存在窃听者的下行非理想自干扰全双工协作中继非正交多址接入（NFCR-E-NOMA,Non-ideal Full Duplex Cooperative Relay in Non-Orthogonal Multiple Access system with Eavesdropper）系统,分别从系统中断概率和系统截获概率的角度分析了全双工协作中继的自干扰因素对于NFCR-E-NOMA系统安全中断性能的影响;推导了系统中断概率和截获概率的闭合表达式.仿真结果表明,全双工中继转发的自干扰因素对系统性能的影响较大,在NFCR-E-NOMA系统中,存在优化的中继转发功率,且在不同的基站发射功率和中继转发功率条件下,功率分配比对系统性能的影响也不同,在实际主链路信道条件允许的情况下,可通过设置较高的数据传输速率来抑制窃听者的截获概率.     

全双工窃听者主动干扰的协作NOMA网络性能分析

研究了瑞利衰落信道下协作非正交多址系统的安全性能。通信过程由一个时隙构成,源节点向中继广播叠加信号,全双工中继使用串行干扰消除技术解码信号协助用户通信。假设存在潜在全双工主动窃听者,窃听者能够从中继处截获信息并同时向用户发送人工噪声进行干扰。基于上述假设,在高信噪比条件下,推导了安全中断概率的近似表达式,分析了各节点传输信噪比与功率分配因子对系统中断概率的影响,分析结果与蒙特卡洛仿真结果吻合。     

基于NOMA场景的多用户调度物理层安全性能分析

针对NOMA系统传输模型,提出了基于NOMA通信场景下的多用户调度策略,对非窃听中继和窃听中继2种场景分别进行研究分析,推导计算出2种场景下OMA与NOMA系统安全中断概率数学闭合表达式,并进行对比分析。分析和仿真结果表明通过增加主信道信噪比(SNR)和发送用户数目可以有效提高系统安全性能,分析表明同等情况下基于NOMA系统的安全中断概率总是低于OMA系统,并且这种优势随着主信道SNR的增加、窃听信道SNR的减小而更加显著。     

非理想硬件条件下协作NOMA系统安全中断性能研究

实际收发设备的非理想硬件(RHI,Residual Hardware Impairment)特性会对协作非正交多址接入(NOMA,Non?Orthogonal Multiple Access)系统性能产生重要影响.因此,本文提出了基于RHI的下行链路单窃听多中继协作NOMA系统模型,推导了联合考虑合法链路和窃听链路使目...     

支持多个多播组业务的多中继协作NOMA系统中断性能研究

提出在协作非正交多址接入(non-orthogonal multiple access,NOMA)系统中使用多中继方案支持主用户和多个多播组业务。考虑在瑞利信道下,从每个多播组中选出信道条件最好的次级用户作为中继节点协助解码转发目标单播主用户的信号,在主用户处使用最大比合并(maximum ratio combining,MRC)技术以提升信干噪比(signal to interference and noise ratio,SINR)。分别对全双工和半双工模式下应用多中继同时转发(multi-relay simultaneous forwarding,MRSF)和最优中继转发(optimal relay forwarding,ORF)两种策略的主用户中断概率进行理论分析并通过蒙特卡洛仿真验证。结果显示,全双工对半双工中继具有性能优势,并发现对相同个数多播组,MRSF策略相比ORF策略可有效提升单播主用户的中断性能且随多播组个数增加变得更显著。     

两级中继选择的协作CR-NOMA网络性能分析

本文研究了中继选择方案对协作下认知非正交多址（CR-NOMA）网络中断性能的影响,提出了一种两级中继选择方案。第一时隙在保证主用户服务质量的基础上,次级网络源节点向认知中继集群广播叠加信号。第二时隙认知中继提供解码转发服务,协助源节点传输信息。基于上述假设,推导了次级用户中断概率的闭合表达式并给出了分析结果。证明相比于部分中继选择策略,两级中继选择策略可以达到更好的中断性能和更大的分集增益。同时本文的分析结果验证了备选中继节点数目和功率分配因子对系统中断性能的影响,蒙特卡罗仿真验证了理论结果。      

基于MF协议的协作NOMA系统物理层安全性能研究

针对协作非正交多址(NOMA)系统中信息安全传输问题,该文提出一种基于修改转发(MF)中继的物理层安全(PLS)传输方案。该方案利用MF中继将解码信息修改后再转发,避免了合法信息泄露到窃听节点。首先对NOMA-MF系统进行建模,然后推导了系统安全中断概率(SOP)、严格正保密容量(SPSC)和窃听概率(IP)来衡量系统的保密性和安全性,以及中断概率(OP)以衡量其可靠性。此外,推导了系统的渐近性能,对比分析了解码转发(DF)协议下NOMA-DF系统与NOMA-MF系统的性能。推导及仿真结果表明：NOMA-MF系统的保密性能和安全性能比NOMA-DF系统更具有优势;NOMA-MF系统的OP和IP之间存在最优信噪比(SNR)以实现系统安全及可靠性的平衡;存在最佳功率分配参数以实现最低的SOP和OP。     

NOMA系统中基于协作干扰的物理层安全方案

针对NOMA系统中的信息安全传输问题,提出基于协作干扰的物理层安全方案,该方案利用外部协作节点发送干扰信号恶化窃听者的接收性能。本文首先利用泊松点过程对协作节点和窃听者的位置进行安全建模,然后推导了随机协作干扰方案下系统保密中断概率的闭式解,但随机协作干扰方案会同时恶化合法用户的接收信号,性能有限,因此提出一种信道增益受限的协作干扰方案,该方案选择到近端用户和远端用户的瑞利信道因子均小于一定阈值的协作节点发送干扰信号,会对窃听者造成更严重的影响。仿真结果表明,在NOMA系统中采用受限的协作干扰方案能够有效提升系统安全性能。      

基于解码转发CR-NOMA协同系统物理层安全性能分析

分析了认知无线电（Cognitive Radio,CR）非正交多址（Non-orthogonal Multiple Access,NOMA）网络中的物理层安全性能。考虑到现有窃听者,支持NOMA的CR通过Nakagami-m信道以解码转发协作模式传输数据。为了分析CR-NOMA物理层安全性能,通过连接中断概率和安全中断概率的闭式表达式来评估CR-NOMA的安全性能。此外,通过蒙特卡罗模拟仿真以验证推导出的分析结果,并深入分析了参数对系统性能的影响。     

基于有限反馈的非可信中继系统的物理层安全性能分析

在基于有限反馈获得部分信道状态信息的条件下,研究了放大转发非可信中继系统的物理层安全传输技术.通过目的节点发送人工噪声干扰信息,使系统获得了正安全容量.推导了安全中断概率和传输中断概率的闭合表达式,分析了反馈比特数对系统安全性和可靠性的影响,进而提出了能同时兼顾系统安全性和可靠性的最优反馈比特数的自适应选择方案.     

基于协作通信系统的中继选择方案的研究

本文研究基于两跳的协作通信系统中的中继选择问题.为了降低中断概率,传统中继选择方案往往需要引入更多的中继节点参与协作传输,导致系统平均吞吐量下降.为解决上述问题,本文提出了一种新的自适应中继选择方案(ARSS),此方案可以结合两跳的链路信道状况,自适应地选择中继节点及其转发协议.仿真结果表明,与其他中继选择方案相比,本...     

物理层安全中的最优中继选择及协同干扰策略

本文提出了一种以协同干扰为基础,结合了最优中继选择和功率分配的物理层安全方案.该方案针对分布式天线的场景,从中间节点中选择一个最佳的节点作为中继,剩余的其他节点作为协同干扰节点.中继节点使用放大转发策略.本文同时提出了协同干扰节点的波束成形算法.另外,我们还推导出了中继节点和协同干扰节点之间的功率分配的闭式解.最后,本文还给出了相关的仿真结果,证实了新提出的方案比传统方案能获得更高的安全容量.     

基于网络编码的上行协作系统性能分析

网络编码是一种可以有效解决传输拥塞问题、提升网络传输有效性的技术,能够降低系统的中断概率。在基于网络编码的基础上,主要研究了4G系统中两用户协作通信的中断概率。仿真结果表明网络编码在保证降低系统的中断概率基础上,确定性网络编码可以提升系统的吞吐量,但是协作要求较高;机会式网络编码的中断概率最低,但编码复杂度最高,也没有提升系统的吞吐量。     

基于任一随机选择转接节点的协作分集方法及其中断概率分析

 转接节点的选择是协作通信中的一个比较重要的问题.在许多实际情况中并不是所有节点都参与转接,本文研究了在所有潜在的转接节点中任选一个节点作为转接节点的协作分集方法,推导了这种协作分集方法中断概率的上界和下界.理论计算和仿真结果表明该协作分集的 中断概率的上界基本不随潜在的转接节点的数目的增加而变化,而下界却随潜在的转接节点的数目的增加而显著降低.     

基于网络编码的用户协作分集系统性能分析

针对非协作通信和传统协作通信系统不能达到高天线分集增益的问题,提出基于网络编码的用户协作系统模型.研究了基于网络编码不同协作用户的天线分集增益,并分析非协作机制、传统用户协作机制和基于网络编码用户协作机制的中断概率.理论分析和系统仿真表明,基于网络编码的用户协作系统能显著降低系统中断概率,获得更大的分集增益,且协作用户数越多,系统分集度越好.