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基于稀疏面阵的低复杂度三维信源定位算法

电子与信息学报 2021年第8期43卷 2207-2213页

作者：吴皓威舒畅欧静兰杨士中重庆大学通信与测控中心重庆400044 重庆大学微电子与通信工程学院重庆400044 空天地网络互连与信息融合重庆市重点实验室重庆400044

针对3维信源定位中阵列结构过于复杂、算法复杂度过高、谱峰搜索范围过大的问题,该文提出一种基于互素线阵互素平移的稀疏面阵(CLACS-SPA)的3维降秩MUSIC算法(RARE-MUSIC)。所提CLACS-SPA拥有中心对称的互素稀疏面阵结构,相较于同口径... 详细信息

针对3维信源定位中阵列结构过于复杂、算法复杂度过高、谱峰搜索范围过大的问题,该文提出一种基于互素线阵互素平移的稀疏面阵(CLACS-SPA)的3维降秩MUSIC算法(RARE-MUSIC)。所提CLACS-SPA拥有中心对称的互素稀疏面阵结构,相较于同口径均匀面阵结构减少了大量的阵元,降低了阵列的结构复杂度;以CLACS-SPA为基础的3维RARE-MUSIC算法利用泰勒公式将接收信号中的方向信息与距离信息进行分离估计,从而将3维谱峰搜索转化为方位角俯仰角的2维搜索和距离项的1维搜索,降低了定位算法的计算复杂度。仿真分析表明:在口径与定位算法相同条件下,与均匀面阵结构相比,所提结构的计算复杂度降低了1~2个数量级;在相同口径与CLACS-SPA结构下,与经典3维MUSIC算法相比,所提算法的复杂度降低了2~3个数量级;在相同口径和阵元数量条件下,与经典3维MUSIC算法相比,所提算法不仅降低了计算复杂度,而且提升了方位角与俯仰角的测量精度。

关键词： 3维信源定位稀疏面阵降秩MUSIC算法低复杂度

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空间耦合LDPC码的分层译码算法

电子与信息学报 2020年第8期42卷 1881-1887页

作者：吴皓威武小飞邹润秋欧静兰重庆大学通信与测控中心重庆400044 重庆大学微电子与通信工程学院重庆400044 空天地网络互连与信息融合重庆市重点实验室重庆400044

针对长码长空间耦合低密度奇偶校验(SC-LDPC)码译码时延较长的问题,该文提出了分层滑动窗译码(LSWD)算法。该算法利用SC-LDPC子码码块的准循环特性和滑动窗内校验矩阵的层次结构,通过在滑动窗内对校验矩阵进行分层处理,优化层与层之间... 详细信息

针对长码长空间耦合低密度奇偶校验(SC-LDPC)码译码时延较长的问题,该文提出了分层滑动窗译码(LSWD)算法。该算法利用SC-LDPC子码码块的准循环特性和滑动窗内校验矩阵的层次结构,通过在滑动窗内对校验矩阵进行分层处理,优化层与层之间消息传递,从而加快窗内译码的收敛速度,减少了译码迭代次数。仿真和分析结果表明:在相同的信噪比(SNR)条件和相同的误码性能要求下,LSWD算法所需的迭代次数少于滑动窗译码(SWD)算法,特别在高信噪比下,LSWD算法的迭代次数约为SWD算法的一半,从而有效缩短全局译码时延;在相同译码迭代次数下,LSWD算法的译码性能优于SWD算法,而其计算复杂度增加不大。

关键词：空间耦合低密度奇偶校验码分层算法译码延时滑动窗

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基于用户协作干扰的IRS辅助安全传输方案

华中科技大学学报（自然科学版） 2023年第3期51卷 38-46页

作者：吴皓威刘燕王柳彬欧静兰重庆大学微电子与通信工程学院重庆400044 重庆大学通信与测控中心重庆400044 空天地网络互连与信息融合重庆市重点实验室重庆400044

针对协作通信网络无线信道高度开放的信息安全问题,提出一种基于智能反射面(IRS)辅助通信与用户协作干扰的下行链路物理层安全传输方案,并给出了一种基于交替迭代的保密容量最大化算法.该方案中智能反射面通过调整反射相位辅助合法用户... 详细信息

针对协作通信网络无线信道高度开放的信息安全问题,提出一种基于智能反射面(IRS)辅助通信与用户协作干扰的下行链路物理层安全传输方案,并给出了一种基于交替迭代的保密容量最大化算法.该方案中智能反射面通过调整反射相位辅助合法用户进行通信,并且全双工用户在接收有用信号的同时发射人工噪声,从而增强系统信息安全传输.为了求解系统保密容量的非凸优化问题,利用交替迭代算法将其分解为3个子问题,分别对基站波束成形矢量、系统功率分配系数及IRS相移矩阵进行优化.在求解的过程中推导了波束成形矢量和功率分配系数的闭式解,并分别利用连续凸近似和黎曼流形优化两种算法得到了IRS的最佳相移矩阵.分析与仿真结果表明:所提出的方案能够快速收敛,且基于黎曼流形的优化算法具有更低的复杂度.与随机相位或固定功率系数的方案相比,该方案能够显著提高系统安全性能.

关键词：智能反射面物理层安全人工噪声连续凸近似黎曼流形优化

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高动态环境下长码扩频信号快捕算法

电子与信息学报 2016年第6期38卷 1398-1405页

作者：刘晓明张鹤吴皓威欧静兰重庆大学通信工程学院重庆400044 重庆大学通信与测控中心重庆400044

针对高速高动态接收机在长伪码周期、大频偏情况下的快速捕获问题,该文提出一种基于码相位压缩相关器与快速傅里叶变换(CCPC-FFT)的双驻留伪码快速捕获方法。在第一驻留阶段,利用码相位压缩相关器对相邻码相位进行快速、粗略的压缩搜索... 详细信息

针对高速高动态接收机在长伪码周期、大频偏情况下的快速捕获问题,该文提出一种基于码相位压缩相关器与快速傅里叶变换(CCPC-FFT)的双驻留伪码快速捕获方法。在第一驻留阶段,利用码相位压缩相关器对相邻码相位进行快速、粗略的压缩搜索,同时利用FFT算法完成对多普勒频偏的并行捕获;在第二驻留阶段,利用传统的相关积分方法对第一驻留捕获的所有码相位进行逐个精确搜索。给出了系统性能的理论分析模型,并通过蒙特卡洛仿真验证了理论分析的正确性。最后仿真结果表明:新方法在平均捕获时间上比2维压缩相关(TDCC)捕获方法进一步缩短,同时提高了频偏的捕获带宽和精度,且针对长码的捕获比其他基于FFT的方法节省资源。

关键词：扩频通信伪码捕获压缩相关快速傅里叶变换双驻留搜索

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一种应用于WLAN的混合双工MAC协议

电子与信息学报 2017年第4期39卷 840-846页

作者：吴皓威邹玉涛孙晨欧静兰重庆大学飞行器测控与通信教育部重点实验室重庆400044 重庆大学通信工程学院重庆400044

全双工通信技术可以提高链路容量和频谱利用率,会给现有无线局域网(WLAN)带来极大的变革。该文针对传统半双工WLAN向全双工WLAN发展的过程中多种双工站点共存的问题,提出一种混合双工媒体接入控制(MAC)协议(HYD-MAC)。该协议合理设计了... 详细信息

全双工通信技术可以提高链路容量和频谱利用率,会给现有无线局域网(WLAN)带来极大的变革。该文针对传统半双工WLAN向全双工WLAN发展的过程中多种双工站点共存的问题,提出一种混合双工媒体接入控制(MAC)协议(HYD-MAC)。该协议合理设计了请求发送/清除发送(RTS/CTS)帧,并根据网络隐藏节点状况和站点全双工能力,自适应地选择最佳的传输模式,包括同步全双工、异步全双工、条件半双工以及半双工等4种模式。给出了HYD-MAC协议在4种传输模式下的链路建立与数据传输流程,分析了HYD-MAC的饱和吞吐量和介质访问时延等网络性能。仿真结果表明,所提的HYD-MAC的性能优于传统半双工DCF协议,特别在帧长较长、站点数较少、数据传输速率较低时,HYD-MAC的性能提升效果更加明显;与经典的全双工协议相比,HYD-MAC协议通过牺牲极少的吞吐量和时延性能,可以同时满足全双工、半双工以及混合双工网络的通信需求。

关键词：无线局域网媒体接入控制全双工半双工混合双工

存在I/Q不平衡的OFDM全双工双向译码转发中继系统及其性能分析

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电子与信息学报 2017年第3期39卷 619-625页

作者：吴皓威赵俊波文格欧静兰重庆大学飞行器测控与通信教育部重点实验室重庆400044 重庆大学通信工程学院重庆400044

全双工技术可以使频谱利用率翻倍,是5 G系统的关键技术之一。采用直接变换结构的全双工系统中残余自干扰(Residual Self-Interference,RSI)和同相/正交(In-phase/Quadrature,I/Q)不平衡是限制系统性能的两大主要因素。该文针对存在I/Q... 详细信息

全双工技术可以使频谱利用率翻倍,是5 G系统的关键技术之一。采用直接变换结构的全双工系统中残余自干扰(Residual Self-Interference,RSI)和同相/正交(In-phase/Quadrature,I/Q)不平衡是限制系统性能的两大主要因素。该文针对存在I/Q不平衡的OFDM全双工双向中继系统,建立了译码转发中继模式下的全双工系统信号模型,分析了瑞利衰落信道下系统的中断性能,获得了系统中断概率的闭式表达式。仿真结果不仅验证了理论分析的正确性,还得到结论:随着I/Q不平衡程度和残余自干扰强度的降低,系统中断性能将得到改善;只有沿着最速下降路线降低I/Q不平衡或中继节点RSI,才能实现最优的性能提升;通过系统I/Q不平衡与RSI参数所在的坐标点和最速下降路线的相对位置关系,来确定改善全双工双向中继系统中断性能的最优措施。

关键词：全双工双向中继 I/Q不平衡中断概率

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一种适用于单信道全双工通信的PCF协议

华中科技大学学报（自然科学版） 2016年第8期44卷 80-84页

作者：欧静兰邹玉涛陈昌燕吴皓威重庆大学通信工程学院重庆400044 重庆大学飞行器测控与通信教育部重点实验室重庆400044

针对单信道全双工WLAN系统,在传统半双工点协调功能(PCF)的基础上,提出一种单信道全双工PCF协议,该协议具有自适应单/双向传输、高效询、低功耗等优点;采用M/G/1休假队列模型分析了该协议的时延和吞吐量等性能.性能分析和仿真结果表明:... 详细信息

针对单信道全双工WLAN系统,在传统半双工点协调功能(PCF)的基础上,提出一种单信道全双工PCF协议,该协议具有自适应单/双向传输、高效询、低功耗等优点;采用M/G/1休假队列模型分析了该协议的时延和吞吐量等性能.性能分析和仿真结果表明:全双工PCF的性能较传统半双工PCF有较大提升;在信噪比和包到达率相等的情况下,时延特性较半双工PCF提升60%以上,吞吐量性能较半双工PCF提升近60%.因此,所提单信道全双工PCF协议更适合用于高速率、大数据量,且对时延敏感的环境.

关键词：无线通信全双工点协调功能媒体接入控制协议无线局域网

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面向可疑中继通信网络的合法窃听方案

华南理工大学学报（自然科学版） 2022年第10期50卷 70-79页

作者：吴皓威黄风娇闫莲欧静兰马锐重庆大学微电子与通信工程学院重庆400044 重庆大学通信与测控中心重庆400044 空天地网络互联与信息融合重庆市重点实验室重庆400044

为了提高面向可疑中继网络的合法窃听性能,增强合法监测中心对通信网络的监管能力,针对由单根天线的可疑节点和多根天线的合法监听者组成的合法监听模型,提出了先窃听后干扰窃听(EJS)、两时隙持续窃听(CES)和先干扰后窃听(JES)3种窃听方... 详细信息

为了提高面向可疑中继网络的合法窃听性能,增强合法监测中心对通信网络的监管能力,针对由单根天线的可疑节点和多根天线的合法监听者组成的合法监听模型,提出了先窃听后干扰窃听(EJS)、两时隙持续窃听(CES)和先干扰后窃听(JES)3种窃听方案,推导了相应的可疑中断概率、窃听非中断概率和平均窃听速率的闭式表达式。特别地,在EJS和JES方案中,求解了最大化平均窃听速率的优化问题,给出了合法监听者采用单天线发射干扰信号的发射信噪比(SNR)的近似最优解表达式。结合前述3种方案的优势,在合法监听者与可疑节点之间的链路部分可用和全部可用的场景下,设计了基于最大化窃听非中断概率的最优窃听模式选择方案(OEMS),通过比较上述3种方案的窃听非中断概率,选择最高窃听非中断概率值对应的方案作为窃听手段,从而实现最佳的监听性能。仿真结果表明,在合法监听者更靠近可疑中继时,与EJS方案相比,CES和JES方案在低信噪比区域分别具有更高的窃听非中断概率和窃听速率,而且所提的OEMS能达到最优的窃听性能,同时具有更好的场景适应性。在同等条件下,与采用单天线的监听者相比,采用双天线的监听者具有如下优势:为实现持续监听,其干扰信号发射功率可降低15 dB左右;EJS和JES方案的平均窃听速率在低SNR区域最高可提升0.8 bits/(s·Hz)左右。因此,增加合法监听者的天线数量不仅能节省总的发射功耗,还可增强其监听能力。

关键词：通信网络合法监听主动窃听 AF中继中断概率平均窃听速率物理层安全

基于携能通信的非信任双向中继网络安全传输方案

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电子与信息学报 2020年第12期42卷 2908-2914页

作者：欧静兰余欢欢吴皓威马锐王柳彬重庆大学微电子与通信工程学院重庆400044 重庆大学通信与测控中心重庆400044 空天地网络互连与信息融合重庆市重点实验室重庆400044

针对非信任双向中继网络的能量受限和信息安全问题,该文提出一种基于无线携能通信(SWIPT)与人工噪声辅助的物理层安全传输方案。该方案中的非信任中继采用功率分割(PS)策略辅助合法用户进行保密通信,而全双工干扰机在进行能量采集的同... 详细信息

针对非信任双向中继网络的能量受限和信息安全问题,该文提出一种基于无线携能通信(SWIPT)与人工噪声辅助的物理层安全传输方案。该方案中的非信任中继采用功率分割(PS)策略辅助合法用户进行保密通信,而全双工干扰机在进行能量采集的同时发送人工噪声以确保系统安全。以最大化系统保密性能为目标,优化了中继的PS因子,推导了保密和速率的解析式及高信噪比条件下最佳PS因子的闭式解。特别针对非理想信道状态信息的情况,分析了信道估计误差对系统保密性能的影响。仿真结果验证了理论推导的正确性,并证明了所提的基于PS策略的干扰机协同传输方案相比采用时间切换(TS)策略或目的节点协同干扰的方案具有更优的保密性能。

关键词：无线携能通信功率分割非信任中继保密和速率人工噪声