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Nakagami-m信道下无人机辅助的速率分拆多址接入协作通信系统性能研究

电子与信息学报 2024年第8期46卷 3126-3135页

作者：黄海燕张鸿生刘伯阳梁琳琳王春丽兰州交通大学电子与信息工程学院兰州730070 西安邮电大学通信与信息工程学院西安710071 西安电子科技大学网络信息安全学院西安710071

针对多用户通信资源短缺、分配不均衡的问题,该文研究了基于速率分拆多址接入技术(RSMA)的无人机(UAV)辅助多用户下行通信网络。在复杂的实际通信环境中,频率复用所引起的无用信号的干扰不可避免,考虑无人机与各用户节点信息传输受共道... 详细信息

针对多用户通信资源短缺、分配不均衡的问题,该文研究了基于速率分拆多址接入技术(RSMA)的无人机(UAV)辅助多用户下行通信网络。在复杂的实际通信环境中,频率复用所引起的无用信号的干扰不可避免,考虑无人机与各用户节点信息传输受共道干扰影响,在Nakagami-m衰落信道下推导了该无人机协作通信系统的中断概率和信道容量的精确闭式表达式,证明共道干扰的存在使得高信噪比(SNR)区域系统的分集阶数为0。结果表明,在相同的空间模型下,采用RSMA通信方案的系统性能优于非正交多址(NOMA)方案;无人机飞行速度增大时,地-空通信建立视距链路的概率降低,系统中断性能下降。因此,在满足用户实际通信的需求时需要综合考虑无人机飞行速度、多址接入方式、系统性能以及通信连通性,以实现对无人机通信系统整体的有效权衡。

关键词：无人机通信速率分拆多址接入共道干扰视距链路中断概率

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人工噪声在速率分拆多址保密通信中的作用

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信号处理 2023年第7期39卷 1214-1221页

作者：夏慧云韩帅李成哈尔滨工业大学电子信息工程学院黑龙江哈尔滨150001 纽芬兰纪念大学电子与计算机工程学院纽芬兰A1B 3X5

本文研究速率分拆多址接入(Rate Splitting Multiple Access,RSMA)多输入单输出安全通信中,人工噪声(Artificial Noise,AN)对提升系统保密速率性能的作用以及不同方案下公共流和私有流的功率分配情况。用户消息被分拆并编码为公共流和... 详细信息

本文研究速率分拆多址接入(Rate Splitting Multiple Access,RSMA)多输入单输出安全通信中,人工噪声(Artificial Noise,AN)对提升系统保密速率性能的作用以及不同方案下公共流和私有流的功率分配情况。用户消息被分拆并编码为公共流和私有流。与传统将多用户干扰视为性能瓶颈的想法不同,通过对MUI部分解码并将其余部分视为噪声,RSMA中的公共流既是合法用户的有用数据,又充当干扰外部窃听者的AN。基于此,本文研究是否需要额外的AN来增强保密性能。考虑用户公平性,提出了有或无AN的发射预编码优化方案最大化最小保密速率,采用基于逐次凸逼近的方法得到最优解。仿真结果表明,完美CSI条件下,单纯依赖RSMA中的公共流充当AN与AN辅助的RSMA安全预编码方案的可达保密速率几乎一致,额外的人工噪声并不能提高系统保密速率性能。

关键词：速率分拆多址接入保密速率人工噪声用户公平性

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基于RSMA的涡旋波通信预编码优化研究

基于RSMA的涡旋波通信预编码优化研究

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作者：程枫陟中国矿业大学

学位级别：硕士

现有的无线通信系统是以时分复用、频分复用等复用技术为基础,其对传统频谱资源（时间、频率等）的利用正不断逼近理论极限,难以采用传统的复用技术来显著提升系统频谱效率。作为一种新型的通信资源,涡旋波的轨道角动量（Orbital Angula... 详细信息

现有的无线通信系统是以时分复用、频分复用等复用技术为基础,其对传统频谱资源（时间、频率等）的利用正不断逼近理论极限,难以采用传统的复用技术来显著提升系统频谱效率。作为一种新型的通信资源,涡旋波的轨道角动量（Orbital Angular Momentum,OAM）可以显著提升频谱利用率。为了避免涡旋波波束产生严重的中空发散和传输损耗,现有的涡旋波通信主要利用低整数OAM模态,导致涡旋波可复用的OAM模态数难以满足大量用户的接入需求。针对多用户涡旋波通信场景,需要利用多址技术在复用OAM模态资源的同时控制同OAM模态用户之间的干扰。速率分拆多址接入（Rate-Splitting Multiple Access,RSMA）作为灵活管理信道干扰的多址传输技术,使用公共信息与私有信息的分拆传输模式。其公共信息可由所有用户解码而私有信息仅允许私有用户解码,有效提升了多用户接入系统的性能。为了提高涡旋波通信的用户接入能力与速率性能,本文将涡旋波通信与RSMA技术相结合,研究了涡旋波通信的RSMA预编码优化算法;在涡旋波通信的公平问题中提出了RSMA结合空分多址接入（Space Division Multiple Access,SDMA）的传输方式,研究了多址接入选择与预编码优化算法。面向基于RSMA的涡旋波通信,论文进行了以下工作:（1）为了最大化涡旋波通信的系统和速率,研究了涡旋波通信的RSMA预编码优化算法。在多用户场景下,基于均匀圆阵列天线建立了采用RSMA技术的涡旋波通信系统模型。结合分式规划算法推导了最大化系统和速率的预编码优化算法。仿真部分通过将不同的多址策略、涡旋波OAM模态组合对系统和速率的影响进行比较分析,验证了基于RSMA技术的涡旋波通信策略在系统和速率上的性能优势。（2）为保障公平性设计了RSMA-SDMA涡旋波通信的预编码优化算法。建立了基于RSMA-SDMA的多用户涡旋波通信系统模型。针对用户公平速率问题,提出了双层轮换多址优化算法,优化了涡旋波通信的RSMA-SDMA预编码和多址接入的选择。仿真通过对不同的多址策略、涡旋波OAM模态组合、优化算法对用户公平速率的影响进行比较分析,验证了优化预编码的RSMA-SDMA涡旋波通信策略在用户公平速率上的性能优势。

关键词：涡旋波速率分拆多址接入预编码优化系统和速率用户公平速率

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可见光通信稳健传输技术研究

可见光通信稳健传输技术研究

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作者：周辉中国矿业大学

学位级别：硕士

随着5G网络中接入设备和数据流量的爆炸式增长,传统射频通信面临的频谱资源匮乏危机日益严重。可见光通信（Visible Light Communication,VLC）由于其具有频谱资源丰富（430-790THz）和电磁免疫等优势,近年来受到了学术界和工业界的研... 详细信息

随着5G网络中接入设备和数据流量的爆炸式增长,传统射频通信面临的频谱资源匮乏危机日益严重。可见光通信（Visible Light Communication,VLC）由于其具有频谱资源丰富（430-790THz）和电磁免疫等优势,近年来受到了学术界和工业界的研究关注,被视为B5G/6G的关键技术之一。但是在实际应用中,由于量化误差、信道估计误差和移动VLC接收机指向误差等存在,使得信道状态信息（Channel State Information,CSI）往往是非理想的,而CSI误差容易导致VLC性能恶化甚至中断。为了弥补VLC在实际应用中对CSI误差敏感的缺陷,本文主要研究VLC稳健传输技术,具体研究内容和创新点如下1、针对多用户场景因量化误差和信道估计误差导致的CSI误差,提出了基于速率分拆多址接入（Rate Splitting Multiple Access,RSMA）-VLC系统的稳健功率分配方法。具体地,通过分析发射端和接收端信号处理过程,推导了首个RSMA-VLC系统可达速率的下界表达式。在此基础上,考虑到LED实际功率约束和用户服务质量约束,基于半正定松弛和凹凸过程,分别在理想和非理想CSI情况下设计发送功率最小化算法。仿真结果表明所提算法在功耗和稳健性方面优于非正交多址接入、空分多址接入和非稳健算法。2、针对用户移动场景因接收机指向误差导致的CSI误差,提出了基于可见光通信定位（Visible Light Communication and Position,VLCP）一体化系统的稳健功率分配方法。具体地,通过设计通信定位一体化帧结构,使用定位信息实现CSI的实时估计。然后推导了定位误差的克拉美罗下界（Cramer-Rao Lower Bound,CRLB）和通信速率的下界表达式,建立起通信功率和定位功率的关系。在此基础上,考虑到LED实际功率约束和CRLB门限,研究了非理想CSI情况下VLCP一体化系统平均通信速率最大化问题,提出两种基于深度强化学习的功率分配算法。仿真结果表明,所提算法在平均通信速率和稳健性方面优于等功率分配算法。该论文有图24幅,表8个,参考文献100篇。

关键词：可见光通信非理想信道状态信息速率分拆多址接入可见光通信定位一体化

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