同时同频全双工网络中的协作通信

发布时间：2024-03-31 17:11

　　数据传输的速率和安全需求不断增长,驱动无线通信网络的频谱效率不断提高,保密性不断增强。同时同频全双工技术能够实现在同一频率上的同时接收和发送信号,是满足这些需求的关键技术之一。在全双工网络中进行协作通信,无需使用额外的时频资源即可完成协作,同时增加窃听难度。因此相比半双工网络的协作通信,全双工网络的协作通信可提升网络的频谱效率和安全性。本文聚焦于公用网络和保密网络中的全双工协作通信方式与相关信道资源,具体贡献包括:第一,针对有两个全双工发射端的多接入信道,本文提出了一种基于放大转发的协作传输方案。在非理想自干扰消除能力条件下,本文分析了干扰与噪声的积累效应,在此基础上,设计了一个二阶段迭代算法用于求解非凸优化问题,从而得到了当接收端分别采用前向和后向两种解码方式时所提出协作方案的可达速率范围。仿真结果表明,当残余自干扰信道增益较小时,所提协作传输方案的最大和速率,比传统多接入信道高出0.54bits/s/Hz。在两发射端间信道增益较大或者残余自干扰信道增益较小时,在接收端采用后向解码速率优于前向解码。第二,同样针对有两个全双工发射端的多接入信道,本文提出了基于解码转发的三时段协作传输方...

【文章页数】：117 页

【学位级别】：博士

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摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 论文背景与意义
    1.2 研究内容与贡献
    1.3 论文结构与安排
第二章 同时同频全双工网络中的协作通信研究现状
    2.1 全双工公用通信网络的协作通信
        2.1.1 全双工中继信道
        2.1.2 全双工协作广播信道
        2.1.3 全双工协作多接入信道
    2.2 保密通信网络的协作通信
        2.2.1 全双工双向窃听信道的协作通信
        2.2.2 全双工MIMOME信道的协作通信
    2.3 本章小结
第三章 全双工放大转发发射端协作多接入方案
    3.1 引言
    3.2 全双工放大转发发射端协作多接入方案的系统模型
        3.2.1 发射端的发送信号
        3.2.2 发射端的接收信号
        3.2.3 发射端处的自干扰消除
        3.2.4 接收端接收信号
    3.3 放大转发协作多接入方案的可达速率范围分析
        3.3.1 ANRI的统计量
        3.3.2 前向解码和后向解码
        3.3.3 可达速率范围
    3.4 求可达速率范围的二阶段迭代算法设计
        3.4.1 转化问题目标函数
        3.4.2 问题P3-3的简化
        3.4.3 特征值约束处理
        3.4.4 二次型的交叉项凸化
        3.4.5 高斯随机化
    3.5 数值仿真
    3.6 本章小结
第四章 全双工解码转发发射端协作多接入方案
    4.1 引言
    4.2 全双工解码转发发射端协作多接入方案的系统模型
    4.3 3P-CMA方案的功率分配算法设计
    4.4 1P-CMA的功率分配算法设计
        4.4.1 求解子问题P4-3-a
        4.4.2 问题P4-3-b的解
        4.4.3 问题P4-3-c的解
    4.5 数值结果
    4.6 本章小结
第五章 信道信息未知条件下的全双工多天线双向窃听信道的安全自由度
    5.1 引言
    5.2 双向窃听信道的系统模型
    5.3 关于双向窃听信道自由度的主要结论总结
    5.4 双向窃听信道的SDoF上界证明
    5.5 双向窃听信道SDoF上界的可达性证明
    5.6 短相关时间的SDoF证明
    5.7 一般的合法节点天线数的SDoF证明
    5.8 Eve接收天线数量大的SDo F证明
    5.9 引理5.14的证明
        5.9.1 分解问题P5-1
        5.9.2 问题P5-5的解
    5.10 本章小结
第六章 全文总结与展望
    6.1 本文贡献
    6.2 未来工作展望
致谢
参考文献
攻读博士学位期间取得的成果



本文编号：3944251