无线中继网络中稳健波束形成及信道扰动系数研究

发布时间：2020-07-25 21:39

【摘要】：近年来,随着无线中继网络技术日益发展,人们在满足自身通信需求的前提下,对信息安全性提出了更高的要求。传统SIMO无线窃听中继网络技术在提高用户信息安全率的同时,存在着中继功率分配不合理,以及当外界环境变化较快时传统研究方法将不适用等问题。另外,在MIMO多组播无线中继网络中,用户通信质量与信道扰动成正相关关系,与中继的发射功率也成正相关关系。在一定的信道扰动下,对中继处能量进行合理的资源配置,迫在眉睫。因此,为了解决上述所遇到的问题,本文在传统无线中继网络算法基础上做了以下改进:针对SIMO无线窃听中继网络中,信道已知情况下的传统方法,对于中继处的功率分配不合理以及当外界环境变化较快时将不适用等问题,分别提出了中继功率最优分配算法和随机波束形成算法。(1)在中继功率最优分配算法中,以最大化用户信息安全率为目标函数,以中继的发射功率为约束条件,采用变量松弛技术、半正定规划技术以及Charnes-Cooper变换将目标函数与约束条件中的非凸形式转化为标准凸形式,进而利用一维搜索法和二分法算法找到中继功率最优分配策略以及最优权值矢量。(2)在随机波束形成算法中,利用信道状态先验信息,引入时变的权值矢量,以最大化用户信息安全率为目标函数,以权值矢量的功率期望为约束条件,采用变量松弛技术、半正定规划技术以及Charnes-Cooper变换将目标函数与约束条件中的非凸形式转化为标准凸形式,进而,基于上述凸问题,分别探讨了权值矢量在复高斯分布和椭圆分布下的用户最大信息安全率。最后,研究数值结果表明了上述两种算法的有效性。针对MIMO多组播无线中继网络中外界信道扰动系数不确定问题,提出了一种基于外界信道扰动系数评估算法。首先,设定外界信道扰动系数,以最大化用户信噪比为目标函数,以中继的发射功率为约束条件,构建原始模型;其次,通过半正定松弛技术将原始模型中的非凸形式转化为标准凸形式,使用二分法算法找到该用户的最大信噪比;然后,利用用户信噪比与外界信道扰动系数的相关关系,评估出当前外界信道扰动系数;最后,研究数值结果表明了上述算法的有效性。
【学位授予单位】：河南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN925
【图文】：

中继,窃听者,最优分配,仿真实验

a 00 Step 0.01η50% 信道分布模型 CN ( 0,minτ 2211s sd nd+ NP hσ maxτ 1000.5.2 中继功率最优分配算法的仿真结果与分析节设置了两种仿真实验场景来验证本文算法的有效性，其分别为多中继单场景和多中继多窃听仿真实验场景，对应的仿真结果如下文所示。1）多中继单窃听下的仿真分析小节主要为验证中继功率最优分配算法的有效性，仿真实验条件分为两种条件为在中继发射功率改变的情况下，证明本文算法的有效性。第二个实继发射功率相同的情况下，增加 SPS 中继的个数会提高用户信息安全率，结果如图 3-3、图 3-4、图 3-5 和图 3-6 所示。

安全率,中继,窃听者,单用户

*a =0.61)图 3-3 为图 3-4 中 SPS 中继与窃听者在半径为 R 的圆内随机分布情况，图 3-4 显示随着中继发射功率的改变对用户信息安全率的影响情况。从图 3-4 中可以看出，在相同中继发射功率下，BEST-CJ-SPS 算法的性能明显优于 CJ-SPS 算法，其原因在于 CJ-SPS算法下的功率分配ia 并非最优值，相反地，BEST-CJ-SPS 为最优功率分配，此时*a=0.61为最优分配方式。最后，NO-CJSPS 算法与 algo1-NO-CJ-SPS 算法的安全率相较于其它算法的安全率较低

窃听者,中继

十个中继、一个窃听者下的随机位置分布

【相似文献】