检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：魏宇明哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

协作通信是利用多用户或多终端间的协同处理，来实现辅助原单一链路通信的通信模式。这种通信模式有效的克服了单一链路通信中传输速率低，抗干扰能力差，有效通信距离受限等问题。这一设计思路主要来源于多输入多输出(Multiple-Input M... 详细信息

协作通信是利用多用户或多终端间的协同处理，来实现辅助原单一链路通信的通信模式。这种通信模式有效的克服了单一链路通信中传输速率低，抗干扰能力差，有效通信距离受限等问题。这一设计思路主要来源于多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output, MIMO)系统。MIMO系统通过其利用多天线发送与多天线接收的性质，可以实现分集与复用。借助其他用户或基站的多根天线模拟MIMO环境得到虚拟MIMO系统，为协作通信提供了理论依据。与近年来的热点技术——网络编码理论相结合，协作通信方面的研究又有了新的突破和发展。作为协作通信中很重要的一部分，中继节点的转发策略是影响协作通信系统可靠性与系统传输速率的关键环节。在中继转发策略中，结合网络编码思想和Lattice码结构优势提出的计算转发策略，有着传统中继转发策略所无法比拟的优势。本文以协作通信技术为背景，以协作通信中的中继转发策略为主要研究对象。首先介绍了协作通信技术与协作通信中继转发策略的发展和主要采用的技术。随后分析了不同协作策略的特点。重点分析研究了计算转发网络编码策略在双向中继信道与多源多中继信道下的传输性能。本文针对双向中继信道和多源多中继信道两种信道模型，以计算转发策略为依据，对其中网络编码向量与系统矩阵的搜索和构造算法进行了研究。在双向中继信道中，对原始的基于FP(Finche-Pohst)方法的算法进行补充，提出了基于FP方法的改进算法，将计算半径C进行合理限制，使网络编码向量的搜索复杂度大幅度降低。在多源多中继信道中，针对以往采用的局部最优算法进行修正，从系统整体最优化角度将网络编码系统矩阵的构造过程进行分析，把搜索最优向量改为搜索备选向量组，并且改进了备选向量组搜索算法，从而得到了能使得系统整体速率最优的算法。并在此基础上对改进算法的参数设定进行了仿真，证明了这一改进的可行性与可靠性。

关键词：协作通信计算转发网络编码 Lattice码

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基于极化格码设计的计算转发方案

引用

移动通信 2024年第5期48卷 15-20页

作者：余俊江王振伟刘凌白宝明深圳大学计算机与软件学院广东深圳518060 西安电子科技大学广州研究院广东广州510555

针对高斯双向中继信道,提出了一种基于极化格码的计算转发传输方案。该方案利用极化格码的线性特性,使得中继节点能够直接对两个用户信号的线性组合进行解码,从而减少了中继节点的解码与转发次数。此外,得益于极化格码出色的纠错性能以... 详细信息

针对高斯双向中继信道,提出了一种基于极化格码的计算转发传输方案。该方案利用极化格码的线性特性,使得中继节点能够直接对两个用户信号的线性组合进行解码,从而减少了中继节点的解码与转发次数。此外,得益于极化格码出色的纠错性能以及编解码效率,该方案在中等编解码复杂度下展现出了接近计算转发策略容量上限的潜力。通过数值仿真验证,在高信噪比的场景下,所提出的方案与点对点加性高斯白噪声信道的性能基本持平的情况下显著提高了通信效率。

关键词：计算转发极化格码高斯成形

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广义计算压缩转发:一种新型中继策略

引用

电子设计工程 2018年第24期26卷 144-149页

作者：程海袁晓军中科院上海微系统与信息技术研究所上海200050 上海科技大学信息科学与技术学院上海201210 中国科学院大学北京101408 电子科技大学通信抗干扰国家级重点实验室四川成都611731

计算转发是一种可以通过结构码来管理无线通信网络中的干扰信号的中继策略。它的核心思想是每个中继计算出多个信源的码字的一个整数线性组合,而不是解码单独的码字。在本文中,我们考虑基于计算转发的无线通信中继系统的压缩模块的设计... 详细信息

计算转发是一种可以通过结构码来管理无线通信网络中的干扰信号的中继策略。它的核心思想是每个中继计算出多个信源的码字的一个整数线性组合,而不是解码单独的码字。在本文中,我们考虑基于计算转发的无线通信中继系统的压缩模块的设计。我们建立了一种广泛的压缩框架,叫做广义计算压缩转发。我们说明了广义计算压缩转发能够取得更大的可达压缩速率区域。此外,广义计算压缩转发在达到最小总压缩速率意义上是最优的。本文还考虑了将广义计算压缩转发策略应用到一个两跳的中继网络中。数值仿真结果表明了本文提出的广义计算压缩转发策略相比于其他策略的优异性。

关键词：计算转发嵌套网格码分布式信源编码量化和取模计算压缩转发

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双向中继信道中干扰对齐技术研究

双向中继信道中干扰对齐技术研究

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作者：江雪南京邮电大学

学位级别：博士

在未来的无线通信系统中,由于频谱资源有限和用户数量的不断增加,干扰将成为制约无线网络性能的重要因素。因此,干扰管理是下一代无线通信系统研究的关键问题之一。干扰管理的传统方法是让每个用户独占一部分无线资源进行通信从而避免干... 详细信息

在未来的无线通信系统中,由于频谱资源有限和用户数量的不断增加,干扰将成为制约无线网络性能的重要因素。因此,干扰管理是下一代无线通信系统研究的关键问题之一。干扰管理的传统方法是让每个用户独占一部分无线资源进行通信从而避免干扰,在众多的干扰管理技术中,干扰对齐(Interference Alignment,IA)技术因其高效的干扰管理效果引起了广泛的关注。通过对发送端信号预编码以及接收端信号干扰抑制,干扰对齐技术使得接收端干扰信号重叠,从而压缩干扰信号所占的自由度,并且将接收端的干扰信号与有用信号分离,使接收端较易得到有用信号。在K对用户的发送接收系统中,基于干扰处理的传统方法每个用户可获得1/K的自由度,但通过干扰对齐,每个用户获得的自由度可达1/2。干扰对齐技术由于其良好的性能,在双向中继信道、蜂窝网络、异构蜂窝网络、认知网络、LTE-A系统、D2D系统以及水下网络等系统中均得到了广泛研究。在实际应用中,由于中继技术为无线通信提供了一种低功耗、可靠的高速数据传输方式,有效的扩展了无线通信网络的覆盖区域,且双向中继比传统的单向中继提供了更高的频谱效率,因此将干扰对齐和双向中继有效地结合起来,以获得更高的自由度和传输速率,已经成为近些年的研究热点。目前双向中继信道中干扰对齐算法的研究已经取得了一定进展,但成果尚有局限性,主要问题总结如下:(1)在双向中继信道中实现干扰对齐算法,大都采用放大转发的中继策略,该策略在转发有用信号的同时也转发了噪声信号,因此造成接收端用户可达速率较低。(2)在双向中继信道中采用干扰对齐方法时,一般都是基于某个性能参数最优化建立优化模型并通过求解预编码矩阵和干扰抑制矩阵实现干扰对齐,但其优化问题大都为非凸问题,仅在极少情况下可求出最优预编码和最优干扰抑制矩阵。(3)在采用干扰对齐的双向中继信道中,用户和中继节点属于多天线系统,由于广播信道系数矩阵受天线数量影响,其特征值分布复杂且不易表达,因此一般较难得出系统可达速率等性能参数的表达式。(4)干扰对齐技术可在双向中继信道中较好地处理干扰,提高网络性能,但同时也增加了发送端和接收端的能量消耗,且目前针对于节能方面的研究较少。结合以上几个问题,根据双向中继信道的特征,本课题从中继转发策略、秩约束秩最小化数学模型、大系统分析方法和无线信息能量同传等几方面开展双向中继信道中干扰对齐算法的研究,从而为未来移动通信系统提升系统容量提供了理论和技术支撑。本论文主要工作和创新成果如下:第一,双向中继信道中基于计算转发的干扰对齐算法研究。目前提出的双向中继信道中的干扰对齐算法,大多数都采用了放大转发的中继策略,该中继策略在转发有用信号的同时也转发了接入阶段产生的噪声。而嵌套格码基础上计算转发的中继策略是根据信道系数译码出有用信号后转发,因此移除了噪声。本文将计算转发的中继策略分别应用于双向单中继信道和双向多中继信道,实现了相应的干扰对齐算法,显著提高了通信系统的总速率。第二,双向中继信道中基于秩约束秩最小化的干扰对齐算法研究。基于秩约束秩最小化数学模型的干扰对齐算法,是在干扰信号占用子空间最小化,目标信号可用子空间最大化的条件下建立优化问题求解,实现简单,系统性能优越。本文在秩约束秩最小化数学模型的基础上,根据双向中继信道中目标信号和干扰信号矩阵的特征,分别提出性能优越的左加权核范数最小化算法和选择耦合加权核范数最小化算法,实现干扰对齐。第三,异构双向中继蜂窝网络采用干扰对齐的大系统分析研究。由于广播信道受到发送和接收端用户天线数量的影响,信道系数矩阵的特征值分布复杂且无法表达,因此一般情况下,通信系统的可达速率较难求得。本文通过基于随机矩阵理论的大系统分析方法,分别在数据流等功率分配和最优功率分配的两个条件下,推导得出双向中继信道采用干扰对齐时用户平均可达速率。同时,本文还拓展研究异构双向中继蜂窝网络采用干扰对齐算法的大系统分析,通过秩约束秩最小化的数学模型实现干扰对齐,提高异构蜂窝网络中用户的可达速率,并通过大系统分析推导出异构蜂窝网络中宏用户和微用户的平均可达速率。第四,基于能量收集的双向中继信道中干扰对齐算法研究。在基于无线信息能量的系统中,通过能量收集技术从接收端用户的目标信号或者干扰信号中收集能源给通信网络供电,这为无线供电受限的装备提供了极大的便利。本文在双向中继信道中,通过无线信息能量同传技术设计预编码矩阵和干扰抑制矩阵实现干扰对齐,分别提出了基于最小化发送功率的干扰对齐算法、基于最大化可收集能量的干扰对齐算法和基于最大化信干噪比的干扰对齐算法。

关键词：双向中继信道干扰对齐计算转发秩约束秩最小化大系统分析无线信息能量同传

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非正交多址接入理论及技术研究

非正交多址接入理论及技术研究

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作者：郭成西安电子科技大学

学位级别：博士

针对第五代移动通信三种应用场景(增强型的移动带宽、海量机器类通信、超可靠低时延通信),为了满足高系统容量、高频谱效率、海量连接以及低时延的应用需求,非正交多址技术已成为学术界与工业界共同的研究热点。第一代到第四代移动通信... 详细信息

针对第五代移动通信三种应用场景(增强型的移动带宽、海量机器类通信、超可靠低时延通信),为了满足高系统容量、高频谱效率、海量连接以及低时延的应用需求,非正交多址技术已成为学术界与工业界共同的研究热点。第一代到第四代移动通信均采用的是正交多址接入,即每个用户相对独立地使用正交的无线资源。然而正交多址接入存在频谱效率低、连接数受限、公平性差等问题,因而无法满足未来通信场景的应用需求。随着硬件处理能力的进步,收发机有能力执行较为复杂的信号处理,这为非正交多址(Non-Orthogonal Multiple Access,NOMA)的工程实现提供了有力保障。相比于正交多址,非正交多址将多个用户的信号叠加在同一无线资源上,根据用户信道的差异性在功率域将多个用户信号区分开,尽管引入了一定的复杂度,但是可以有效的提高频谱效率、设备连接数、用户公平性等性能指标。本文主要围绕非正交多址理论以及相关技术展开了研究,从基本的单小区NOMA出发延伸到单小区协作NOMA;在引入能量收集(Energy Harvesting,EH)/全双工(Full Duplex,FD)技术的同时,将单小区NOMA扩展为多小区NOMA;并且研究了协作NOMA的物理层安全问题。具体包括:基于计算转发(Compute and Forward,CF)的上行链路NOMA研究,基于能量收集及全双工中继的协作NOMA研究,协作NOMA系统的物理层安全研究以及基于能量收集的多小区协作NOMA研究。本文的主要贡献如下:1.针对基于串行干扰消除(Successive Interference Cancellation,SIC)的上行链路NOMA(SIC-NOMA)解码存在的问题。首先,本文分析了SIC-NOMA的解码性能,然后通过将CF的思想引入到NOMA,提出了一种基于CF的上行链路NOMA(CF-NOMA)。其次,研究了 SIC-NOMA与CF-NOMA之间关系:SIC-NOMA只能在多址接入信道容量区域上取到两点的Pareto最优解,而CF-NOMA可以取到更多的Pareto最优解,SIC-NOMA可视为CF-NOMA的特例,CF-NOMA利用这些更多的选择可以提高用户公平性以及平均中断概率。再次,通过算法给出了如何选择合适的高斯整数系数取到更多的Pareto最优解。最后,通过仿真对比验证了 CF-NOMA比SIC-NOMA可以获得更高的公平性以及更小的平均中断概率。2.针对协作NOMA网络存在的问题:中继用户能量受限以及半双工中继带来的速率损失,本文在考虑协作NOMA网络的基础上,研究了基于EH和FD中继的协作NOMA系统(EH-FD-NOMA)及其传输机制,推导出了用户的中断概率以及遍历速率,通过仿真验证了理论分析的正确性以及EH-FD-NOMA相比EH-FD-OMA在中断概率、遍历速率以及Jain公平性方面的优势。3.针对协作NOMA网络存在的安全问题:窃听者可能会截获基站或是中继用户的发送信息,本文在协作NOMA网络基础上,引入了窃听者节点,研究了基于EH-FD-NOM A系统的物理层安全,推导出了系统的加密中断概率和遍历加密速率,通过仿真验证了理论分析的正确性及EH-FD-NOM A相比EH-FD-OM A在遍历加密速率和加密中断概率方面的优势。4.针对多小区NOMA网络存在的问题:小区间干扰更为严重导致小区边缘用户的速率下降甚至通信中断,本文在单小区NOMA网络基础上,研究了基于能量收集的多小区协作NOMA系统,利用随机几何分析了用户的覆盖概率和遍历速率以及系统的能量效率,通过仿真验证了理论分析的正确性以及基于能量收集的多小区协助NOMA相比OMA在遍历速率、中断概率以及能量效率方面的优势。

关键词：非正交多址接入计算转发能量收集全双工中继物理层安全多小区网络

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双向中继系统中改进16QAM调制物理层网络编码的性能研究

双向中继系统中改进16QAM调制物理层网络编码的性能研究

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作者：周发淼哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

面对如今迅速发展和广泛应用的无线通信技术,如何更大程度的加快信息传输速率、保证数据信息传输更加可靠成为了如今急需解决的一个难题。物理层网络编码(Physical-Layer Network Coding,PNC)技术为解决上述问题提供了重要思路,因其能... 详细信息

面对如今迅速发展和广泛应用的无线通信技术,如何更大程度的加快信息传输速率、保证数据信息传输更加可靠成为了如今急需解决的一个难题。物理层网络编码(Physical-Layer Network Coding,PNC)技术为解决上述问题提供了重要思路,因其能够大幅度的提升网络吞吐量,所以迅速成为了诸多学者的研究热点。本文主要对双向中继信道模型中的16QAM调制下的PNC技术,进行了详尽的分析研究。为解决中继处的译码问题,给出了改进方案,尤其是提出了应用嵌套格码(Nested Lattice)的思想对整个中继通信过程的编译码方案进行重新设计,从而提升系统的误码性能。本文首先以最基本的中继通信模型——双向中继信道(TWRC)模型为例,对传统多跳传输机制、直接网络编码机制以及物理层网络编码机制进行分析,并重点分析了PNC技术的基本理论、中继映射关系及其通信过程。然后又进一步介绍了最大后验概率(MAP)信号估计方法,以及中继节点处的接收判决方案,用于后续对PNC性能进行分析。最后详尽的分析了网格码和嵌套格码的基本理论,定义了模Lattice加性噪声(MLAN)信道,并分析其信道容量。然后对基于BPSK调制的PNC通信过程进行了描述,并分析此时中继处的映射解调方案,推导出其理论误码率公式,并与多跳及NC机制进行对比仿真。又针对16QAM调制下两路信号在中继处产生码字重叠的问题,研究如何将16QAM加以改进来使其顺利地应用于PNC技术中。提出最直接的解决方案,设计中继节点处映射解调方案、根据MAP接收机制计算判决门限、理论推导出误码率公式并进行误码率仿真分析。此方案相比于原16QAM调制PNC方案误码性能有所提升。最后本文分析了基于嵌套格码的等效MLAN信道的编解码过程,并考虑了双向中继信道中基于Nested Lattice码的PNC方案的传输过程,以及采用计算转发(Compute-and-Forward)中继策略为通信速率带来的性能提升,然后设计了Nested Lattice码和PNC技术联合方案的具体通信过程,对16QAM调制的星座图进行了重新设计,并对此方案进行仿真分析,验证了能够进一步改善误码性能。

关键词：物理层网络编码双向中继信道 Nested Lattice码计算转发

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基于多种调制方式的物理层网络编码策略研究

基于多种调制方式的物理层网络编码策略研究

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作者：陈璐北京理工大学

学位级别：硕士

当两个或更多用户在无线网络中同时发送信息时,产生的电磁波信号会在信道中线性叠加,仅需要接收其中一个信号的接收器将其他信号视为干扰。然而,利用近年来新提出的物理层编码的概念,根据电磁波的线性叠加特性,将网络编码理念应用于物理... 详细信息

当两个或更多用户在无线网络中同时发送信息时,产生的电磁波信号会在信道中线性叠加,仅需要接收其中一个信号的接收器将其他信号视为干扰。然而,利用近年来新提出的物理层编码的概念,根据电磁波的线性叠加特性,将网络编码理念应用于物理层,能够利用这种干扰,并大大提高无线网络的吞吐量。本文在加性高斯白噪声双向中继信道模型中,研究基于PSK、DPSK、QAM调制的物理层编码策略,并利用最大后验概率估计进行系统性能评估。针对高阶调制的情况,为了避免码字间串扰并解决大型星座图可能产生的码字匮乏问题,由于lattice编码作为一种线性结构码在信源和信道编码上的优异表现,以及其与物理层编码对码字要求的匹配性,本文研究nested lattice码字并在物理层网络编码机制中加以应用,得到了一种能够逼近高斯信道容量的线性结构码字编解码方式,并将其计算转发的中继机制与传统中继机制进行对比,证明了lattice物理层网络编码性能的优越性。

关键词：物理层编码网络编码中继网络计算转发 nested lattice

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无线中继系统的栅格网络编码研究

无线中继系统的栅格网络编码研究

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作者：王钊北京邮电大学

学位级别：硕士

中继传输作为扩大覆盖范围和提高系统性能的一项有效技术,在无线通信领域的研究中具有重要价值。在无线中继系统中引入网络编码技术,可以有效提高无线中继系统下的传输效率和吞吐量。而栅格网络编码方案作为一种在基于栅格码的网络编码... 详细信息

中继传输作为扩大覆盖范围和提高系统性能的一项有效技术,在无线通信领域的研究中具有重要价值。在无线中继系统中引入网络编码技术,可以有效提高无线中继系统下的传输效率和吞吐量。而栅格网络编码方案作为一种在基于栅格码的网络编码传输方案,可以实现低误码率及高速率的传输,并使其传输速率在理论上接近香农容量。本文主要对双向多天线场景以及多址中继场景下栅格网络编码方案的应用进行研究,并对所提栅格网络编码方案的性能进行理论分析和仿真论证。本文的研究工作主要有以下几个方面：在双向多天线场景中,提出了一种结合多天线技术与栅格码的网络编码方案。在所提方案中,通过结合预编码技术与相应的检测技术消除天线间干扰,实现信道的等效平行化。并通过引入功率控制,进一步优化系统的传输性能。同时根据所提方案给出了性能仿真,通过与传统传输方案的性能对比,论证了采用该方案的性能优势。在多址中继系统中,采用计算转发方案可以有效利用源节点之间的干扰获得更高的速率。但由于计算转发方案中解码出的栅格码字的线性组合与信道输出不能完全匹配,所以系统的性能依然有可提升的空间。在本文中,针对两源节点,一个中继和一个目的节点的多址中继系统,设计了一种引入干扰消除的计算转发方案。在该方案中目的节点利用已恢复的栅格码字的混合信息消除其他未解码信息的干扰,从而达到更高的传输速率。本文同时通过理论分析和性能仿真论证所提方案相比于原始计算转发方案的优势。本文同时针对多源多中继场景中提出了一种基于连续干扰消除的计算转发方案。其核心策略是通过中继之间的信息交互,用来自其他中继的已解码的信息对自身接收的信息进行连续干扰消除,从而使信号更接近栅格码字。相比于传统的计算转发方案,采用该种方案可以有效提高每个中继上的计算速率,从而提升系统的整体性能。

关键词：网络编码栅格编码计算转发干扰消除

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无线中继网络中的物理层网络编码

引用

无线电通信技术 2017年第6期43卷 1-7页

作者：王钢王海龙刘荣宽许尧哈尔滨工业大学通信技术研究所黑龙江哈尔滨150001

针对无线中继网络中物理层网络编码技术的应用,分析验证了其所带来可观的吞吐量性能提升。总结了当前物理层网络编码技术的相关研究方向,归纳了通信理论研究、信息理论研究和网络理论研究三个方面。介绍了物理层网络编码的关键技术,对... 详细信息

针对无线中继网络中物理层网络编码技术的应用,分析验证了其所带来可观的吞吐量性能提升。总结了当前物理层网络编码技术的相关研究方向,归纳了通信理论研究、信息理论研究和网络理论研究三个方面。介绍了物理层网络编码的关键技术,对物理层网络编码技术在实际信道条件下的性能分析及改进、采用高阶调制时的检测模糊及改进、基于嵌套格码的计算-转发策略和结合缓冲中继协议设计进行了深入探讨。以期放宽物理层网络编码对信道模型的限制,拓展其适用条件,同时在保障通信过程可靠性的前提下充分发挥该技术对通信有效性的提升,从而推进物理层网络编码技术在实际无线中继通信系统中的应用。

关键词：物理层网络编码无线中继网络计算转发缓冲中继

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