基于统计信道状态信息的多波束卫星系统安全波束成形设计 被引量：3

1

作者 林敏 解路瑶 +3 位作者 顾晨伟 林志 汪萧萧 欧阳键 《工程科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第3期180-187,共8页

由于卫星通信的广域覆盖特性和信道的广播特性,使得通信过程存在被窃听的风险。为增强多窃听场景下多波束卫星通信系统的安全性,在已知统计信道状态信息条件下,本文分别针对总发射功率最小化和安全速率最大化问题,提出了相应的波束成形(... 由于卫星通信的广域覆盖特性和信道的广播特性,使得通信过程存在被窃听的风险。为增强多窃听场景下多波束卫星通信系统的安全性,在已知统计信道状态信息条件下,本文分别针对总发射功率最小化和安全速率最大化问题,提出了相应的波束成形(beamforming,BF)方案。首先,以安全速率为约束建立总发射功率最小化问题,通过拉格朗日乘数法推导出最优BF权矢量的解析表达式;然后,以安全速率最大化为准则,分别建立了以总发射功率受限和单波束发射功率受限的优化问题。针对总功率约束下的优化问题,根据广义瑞利熵方法求出最优BF权矢量的解析表达式;针对单波束发射功率约束下的优化问题,通过引用辅助变量将非凸优化问题转换为凸优化问题,进而提出了一种基于黄金分割法的BF算法以计算出最优BF权矢量。最后,通过计算机仿真验证了所提方案的有效性与正确性,并进一步分析了系统参数对安全性能的影响。与传统的BF方案相比,所提BF方案能更好地抑制窃听过程,从而获得更高的安全性能。 展开更多

关键词 多波束卫星系统 物理层安全 波束成形 统计信道状态信息

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RIS辅助MIMO NOMA系统中利用统计CSI的下行传输方法

2

作者 陆佳程 王斌 +1 位作者 张军 倪艺洋 《电子与信息学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期1257-1265,共9页

针对可重构智能反射表面(RIS)辅助多输入多输出(MIMO)非正交多址接入(NOMA)下行传输系统,该文提出利用统计信道状态信息(CSI)的基站发送协方差矩阵与RIS相移矩阵设计方法。首先,在莱斯空间相关信道假设下,利用大维随机矩阵理论,推导了RI... 针对可重构智能反射表面(RIS)辅助多输入多输出(MIMO)非正交多址接入(NOMA)下行传输系统,该文提出利用统计信道状态信息(CSI)的基站发送协方差矩阵与RIS相移矩阵设计方法。首先,在莱斯空间相关信道假设下,利用大维随机矩阵理论,推导了RIS辅助MIMO NOMA系统遍历和速率的确定性表达式;然后,在弱用户速率约束与发送功率受限的条件下,通过最大化确定性大系统近似和速率,利用统计CSI,分别设计了强、弱用户的次优发送协方差矩阵和RIS的相移矩阵。仿真结果表明,所推导的近似表达式具有很好的近似效果,所设计的发送协方差矩阵和相移矩阵能显著提升系统的和速率。 展开更多

关键词 统计信道状态信息 非正交多址接入 可重构智能反射表面 发送协方差 大维随机矩阵理论

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利用统计CSI的DMA辅助无线携能通信传输方法

3

作者 黄小钧 张军 《中兴通讯技术》 北大核心 2024年第3期35-42,共8页

提出了一种利用统计信道状态信息(CSI)的动态超表面天线(DMA)辅助无线携能通信传输方法。考虑一个由DMA阵列代替传统天线阵列的基站、一个信息解码用户,以及一个能量收集用户构成的无线携能通信系统,将信道建模为莱斯空间相关信道,提出... 提出了一种利用统计信道状态信息(CSI)的动态超表面天线(DMA)辅助无线携能通信传输方法。考虑一个由DMA阵列代替传统天线阵列的基站、一个信息解码用户,以及一个能量收集用户构成的无线携能通信系统,将信道建模为莱斯空间相关信道,提出了平均收集能量和发送功率约束条件下的可达遍历速率最大化问题。首先,利用随机矩阵理论将优化问题转化为一个确定性的优化问题;然后,通过交替优化方法,设计了可达速率最大化和仅利用统计CSI的基站发送协方差矩阵和DMA权值矩阵。仿真表明,所提方法能达到通信速率和收集能量之间的最优折中。 展开更多

关键词 动态超表面天线 无线携能通信 统计信道状态信息 多输入多输出

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基于统计CSI的RIS辅助通感一体化波束成形设计

4

作者 王宇哲 刘一龙 张军 《无线电通信技术》 北大核心 2024年第2期328-333,共6页

随着无线通信技术的发展,智能超表面(Reconfigurable Intelligent Surface, RIS)辅助通感一体化(Integrated Sensing and Communication, ISAC)技术越来越受到关注。针对RIS辅助ISAC系统中基站获取瞬时信道状态信息(Channel State Infor... 随着无线通信技术的发展,智能超表面(Reconfigurable Intelligent Surface, RIS)辅助通感一体化(Integrated Sensing and Communication, ISAC)技术越来越受到关注。针对RIS辅助ISAC系统中基站获取瞬时信道状态信息(Channel State Information, CSI)开销过大的问题,提出了一种利用统计CSI的联合波束成形设计方案。利用统计信道状态信息,分析了系统遍历速率的确定性等价式;在感知性能约束下,通过最大化该确定性等价式,提出了一种设计最优基站发送协方差矩阵和RIS对角相移矩阵的交替优化算法;仿真结果验证了所提方案的有效性,并揭示了通信与感知性能之间的折中关系。 展开更多

关键词 通感一体化 智能超表面 统计信道状态信息

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基于信道编码的MIMO-OFDM非迭代自适应资源分配算法

5

作者 徐雷 徐大专 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第4期791-797,共7页

针对空时编码级联波束形成的MIMO-OFDM系统,研究了考虑信道编码的自适应传输方案.本文首先从编码增益的角度出发,利用统计信道状态信息,推导了保证用户QoS星座距离的表达式;然后证明了研究的优化问题是凸规划问题,并根据库恩-塔克条件... 针对空时编码级联波束形成的MIMO-OFDM系统,研究了考虑信道编码的自适应传输方案.本文首先从编码增益的角度出发,利用统计信道状态信息,推导了保证用户QoS星座距离的表达式;然后证明了研究的优化问题是凸规划问题,并根据库恩-塔克条件推出了最优功率和比特加载的封闭形式解;最后提出了一种非迭代的自适应资源分配算法.仿真结果表明,本文提出算法在保证用户QoS的情况下,能够有效逼近系统吞吐量的理论值,同时该算法具有计算复杂度低的特点,可以满足实时通信的要求;并且采用LDPC码的码率越低,系统吞吐量越大. 展开更多

关键词 多输入多输出 正交频分复用 统计信道状态信息 库恩-塔克条件 信道编码

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统计和瞬时CSI混合的3D MIMO预编码 被引量：3

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作者 薛继实 梁彦 +2 位作者 李汀 季薇 李飞 《信号处理》 CSCD 北大核心 2020年第2期283-289,共7页

本文针对分别具有统计信道状态信息(Channel State Information,CSI)和瞬时CSI的用户,研究了两类用户在三维多输入多输出(Three-Dimension Multiple-Input Multiple-Output,3D MIMO)系统中的下行链路传输模式,解决了混合利用统计和瞬时... 本文针对分别具有统计信道状态信息(Channel State Information,CSI)和瞬时CSI的用户,研究了两类用户在三维多输入多输出(Three-Dimension Multiple-Input Multiple-Output,3D MIMO)系统中的下行链路传输模式,解决了混合利用统计和瞬时CSI的下行预编码的设计问题。利用3D MIMO信道的克罗内克积的性质,提出了一种用于最小化基站总发射功率的扩展迫零预编码的方法,并分别求解其最优水平预编码矩阵和最优垂直预编码矩阵。仿真结果表明,该方案具有更低的复杂度和良好的速率。 展开更多

关键词 三维多输入多输出 预编码 统计信道状态信息 瞬时信道状态信息

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IRS辅助大规模MIMO系统中抑制残余硬件损伤的AQBFO无源波束赋形方案 被引量：1

7

作者 彭坤 梁彦 李飞 《数据采集与处理》 CSCD 北大核心 2024年第2期433-444,共12页

由通信收发机硬件非理想特性导致的残余硬件损伤在智能反射面(Intelligent reflecting surface,IRS)辅助的大规模多输入多输出(Multiple-input multiple-output,MIMO)系统中难以避免,并且会严重降低上行用户的可达和速率。针对这一问题... 由通信收发机硬件非理想特性导致的残余硬件损伤在智能反射面(Intelligent reflecting surface,IRS)辅助的大规模多输入多输出(Multiple-input multiple-output,MIMO)系统中难以避免,并且会严重降低上行用户的可达和速率。针对这一问题,本文提出了一种基于自适应量子菌群觅食优化(Adaptive quantum bacterial foraging optimization,AQBFO)算法的无源波束赋形方案,用于抑制残余硬件损伤对系统性能的影响。首先,基于统计信道状态信息(Channel state information,CSI)推导出系统上行可达和速率的近似解析表达式。然后,以最大化和速率为目标,基于AQBFO算法对无源波束赋形进行优化。仿真结果验证了在IRS辅助大规模MIMO系统中,基于AQBFO算法的无源波束赋形方案能够有效抑制残余硬件损伤的影响,并显著提升系统的上行遍历和速率。 展开更多

关键词 大规模多输入多输出 智能反射面 残余硬件损伤 统计信道状态信息 自适应量子菌群觅食优化

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基于NOMA的卫星通信半免授权传输性能分析 被引量：1

8

作者 郭焱 林敏 +2 位作者 谈苗苗 孔槐聪 程铭 《南京邮电大学学报（自然科学版）》 北大核心 2024年第5期19-27,共9页

卫星通信能够为地面用户提供广域范围、随遇接入的通信服务,近年来备受国内外学者的关注。文中研究了采用半免授权(SGF)传输方案的卫星通信系统的性能。根据卫星通信的特点,利用用户的统计信道状态信息,提出了一种基于上行非正交多址(NO... 卫星通信能够为地面用户提供广域范围、随遇接入的通信服务,近年来备受国内外学者的关注。文中研究了采用半免授权(SGF)传输方案的卫星通信系统的性能。根据卫星通信的特点,利用用户的统计信道状态信息,提出了一种基于上行非正交多址(NOMA)的SGF传输方案,从而提高系统的频谱效率和接入能力。假设卫星链路服从阴影莱斯分布,分别考虑移动终端采用随机接入和分布式争用两种方式的情况,推导出地球站和移动终端的中断概率以及整个系统吞吐量的闭合表达式。仿真结果验证了理论分析的正确性和所提方案的优越性,并定量分析了用户数、目标数据速率等典型参数对系统性能的影响。 展开更多

关键词 卫星通信 统计信道状态信息 非正交多址接入 半免授权传输 阴影莱斯衰落

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硬件损伤下IRS辅助下行NOMA短包通信性能分析 被引量：2

9

作者 袁磊 徐婧 +1 位作者 莫名秀 雷妍 《通信学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第11期237-248,共12页

分析了莱斯信道下硬件损伤对采用非正交多址接入的智能反射表面(IRS)辅助下行两用户短包通信(SPC)系统性能的影响。IRS利用统计信道状态信息进行相位调整。首先,利用中心极限定理、矩匹配方法、SPC相关理论及高斯−切比雪夫正交积分法推... 分析了莱斯信道下硬件损伤对采用非正交多址接入的智能反射表面(IRS)辅助下行两用户短包通信(SPC)系统性能的影响。IRS利用统计信道状态信息进行相位调整。首先,利用中心极限定理、矩匹配方法、SPC相关理论及高斯−切比雪夫正交积分法推导了两用户平均块错误率的解析表达式;其次,在用户可靠性约束下利用二分法和一维搜索算法给出了最优功率分配方案来最小化系统传输时延;最后,仿真结果验证了理论分析的正确性并显示硬件损伤对SPC的影响比长包通信更加显著。 展开更多

关键词 硬件损伤 智能反射表面 非正交多址接入 短包通信 统计信道状态信息

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基于无人机中继的星地认知网络波束成形算法 被引量：3

10

作者 李艳丽 林志 +3 位作者 王子宁 许拔 程铭 欧阳键 《电信科学》 2021年第8期27-37,共11页

针对基于无人机中继的星地认知网络,提出了两种波束成形(beamforming,BF)算法,通过对各种干扰进行抑制,实现系统间的频谱共享。具体而言,在基于无人机中继的卫星网络作为次级网络、地面网络作为主网络的情况下,以无人机最大发射功率和... 针对基于无人机中继的星地认知网络,提出了两种波束成形(beamforming,BF)算法,通过对各种干扰进行抑制,实现系统间的频谱共享。具体而言,在基于无人机中继的卫星网络作为次级网络、地面网络作为主网络的情况下,以无人机最大发射功率和主用户所受干扰为约束条件,建立次级用户信干噪比最大化准则的优化问题;接下来在已知次级用户统计信道状态信息的条件下,提出一种基于迭代的BF算法对优化问题进行求解;更进一步,为了降低迭代算法的实现复杂度,提出了一种基于迫零的BF算法。最后,计算机仿真验证了所提两种波束成形方案的正确性与有效性。 展开更多

关键词 星地认知网络 统计信道状态信息 波束成形 迫零

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可重构智能反射面辅助认知无线电多天线安全传输方法

11

作者 张军 许文婉 黄小钧 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第5期1706-1713,共8页

考虑一个可重构智能反射面(RIS)辅助的频谱共享认知无线电(CR)多输入多输出(MIMO)安全通信系统。在存在窃听者的情况下,配备有多根天线的次级发送机与次级用户进行通信。首先,利用统计信道状态信息,得到了系统遍历安全速率的确定性等价... 考虑一个可重构智能反射面(RIS)辅助的频谱共享认知无线电(CR)多输入多输出(MIMO)安全通信系统。在存在窃听者的情况下,配备有多根天线的次级发送机与次级用户进行通信。首先,利用统计信道状态信息,得到了系统遍历安全速率的确定性等价表达式。然后,在满足总发送功率约束和干扰功率约束的条件下,提出一种结合泰勒级数展开法和拉格朗日乘子法的交替优化算法,联合优化了发送协方差矩阵和RIS相移矩阵。最后,仿真结果验证了所提算法的有效性。 展开更多

关键词 统计信道状态信息 可重构智能反射面 多输入多输出 认知无线电 安全传输

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非理想CSI下IRS辅助MISO保密速率最大化方法

12

作者 彭艺 张宇 杨青青 《吉林大学学报(理学版)》 CAS 2024年第5期1203-1210,共8页

基于智能反射面辅助多输入、单输出的安全无线通信系统,提出一种最大化系统保密速率为目标联合主被动波束形成算法.考虑非理想信道状态信息下基站发射波束成形向量和无源智能反射面相移矩阵联合优化设计问题.为解决非凸分式规划问题,通... 基于智能反射面辅助多输入、单输出的安全无线通信系统,提出一种最大化系统保密速率为目标联合主被动波束形成算法.考虑非理想信道状态信息下基站发射波束成形向量和无源智能反射面相移矩阵联合优化设计问题.为解决非凸分式规划问题,通过Charnes-Cooper变换引入两个辅助变量,将单项分式问题转化为差的形式,同时采用一种交替迭代优化联合半正定松弛方法,得到易于求解的凸问题.仿真实验结果表明,该算法相比传统算法,有效提升了系统的安全性,保密性能提升10%~30%,且在一定信道状态信息误差下保密速率下降不明显,具有较强的鲁棒性. 展开更多

关键词 物理层安全 智能反射表面 统计信道状态信息 系统保密速率 鲁棒波束形成

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