摘要：无人机通信因其建造使用成本低、安全风险小、机动性能好等特点,成为民用和军用领域的研究热点.在未来信息战场中,敌方窃听会试图窃取无人机传输的控制指令和机密信息.针对存在窃听的无人机通信场景,提出了一种安全波束成形方案,实现了系统安全速率的最大化.仿真结果表明,所提的算法能有效地抑制敌方终端的窃听行为,提升系统的安全传输性能.

摘要：为了解决传统基于最优化方法所设计的无线网络资源管理策略通常复杂度较高且实时性差,不利于在线决策制定的问题,针对基于SWIPT的传感云系统,建立汇聚(sink)节点能效最大化问题及其数学模型,然后引入深度学习方法,通过对最优化算法的学习实现更低复杂度与更高实时性的算法设计。为了实现深度学习算法在网络资源分配中的应用,首先将sink节点最优能效模型转化为高维可求解形式,设计具有迭代形式的SWIPT-WMMSE算法实现最优波束成形矢量的求解,同时证明了算法的收敛性。然后基于DNN逼近误差的传递过程推导了DNN设计准则,并通过对DNN的训练实现其对SWIPT-WMMSE算法的逼近。最后通过仿真实验分别验证了SWIPT-WMMSE算法与DNN算法的有效性,及DNN算法的逼近效果和在提升系统性能方面的优势。

摘要：双向中继网络的波束成形设计大都基于对称信道的假设。该文考虑非对称信道的情况,通过合理设计波束成形因子,使得系统在中继总功率约束下,其和速率最大化。为解决此非凸的最优化问题,首先提出了一种基于分支定界(branch-and-bound)思想的优化算法,并证明了该算法可获得全局最优解。然后提出了一种次优算法,该算法假设次优解为两个已知向量的线性组合,因而求解次优解只需优化两个实数系数,具有较低的复杂度。仿真表明,分支定界算法性能优于现有其他算法;次优算法相对于分支定界算法有一定的性能损失,但是在节点数较小或中继节点平均功率较低时,次优算法优于其他现有算法。

摘要：由于实际很难获得理想信道状态信息(CSI),传统协同波束成形算法性能严重下降。设计对信道误差具有鲁棒性的波束成形算法具有重要的实际意义。针对放大转发协同系统最大化目的节点信噪比(SNR)准则下的波束成形设计,提出对应鲁棒算法。该算法从最坏情况鲁棒设计思想出发,建立保证鲁棒性的最优化问题,应用扩展S引理和Schur补定理将该问题由初始不可解转化为可解的准凸问题,进而求解出保证鲁棒性的波束成形因子。仿真表明:同等CSI偏差下,所提鲁棒算法的中断概率性能优于传统波束成形算法。

摘要：提出了一种基于无线信息与能量同时传输的波束成形设计方案。该方案在满足源节点信干噪比和中继传输功率等约束条件下,通过联合优化波束成形向量、功分因子和发射功率等参数实现能量收集的最大化。此设计是一个非凸的优化问题,为了有效求解该问题,采用分步优化方法将原问题分解成3个子问题。提出利用半定松弛技术和约束激活准则分别求解3个子问题,并通过收敛迭代算法求得原问题的次优解。仿真结果表明,所提联合优化算法相比预编码、资源分配算法具有更好的性能,且与传统的半双工算法相比,在计算复杂度略增的前提下其能量收集效率可提升2~3倍。

摘要：基于分布式天线的全双工中继系统结合了全双工中继两跳同时同频传输的能力和分布式天线高效覆盖的特性,为提升小区边缘和严重阴影衰落区域的频谱效率提供了一种有效途径。在自干扰抵消非理想的多用户场景下,利用分布式多天线波束成形可实现对系统中自干扰和多用户干扰的联合抑制。为此,该文首先建立了在各分布式天线节点独立发射功率约束下最大化多用户端到端和速率的最优化系统模型,进而提出一种双层迭代算法,解决原问题的非凸性求解难题。仿真结果验证了算法的有效性,表明在多用户分布式天线全双工中继系统中,所提波束成形设计能够有效抑制自干扰和多用户干扰,显著提高系统频谱效率。

摘要：为了解决全双工能量受限中继网络的无线物理层安全问题,提出了一种基于能量和信息联合传输的安全波束成形方法.在满足中继节点和能量收集节点收集能量的约束条件下,通过联合优化能量信号协方差矩阵、波束成形矩阵和功率分配因子,实现了系统安全速率最大化.目标问题是非凸的,采用分步优化方法将原始问题转化为2个子问题.将第1个子问题转化为双层优化问题,外层优化问题采用一维搜索求解,内层优化问题采用半定松弛技术解决;然后通过一维搜索得到第2个子问题的最优解.仿真结果表明,提出的方法显著提高了系统的安全速率.

摘要：在频率复用的多小区多用户无线网络中,为了获得较好的和速率性能,研究了降低同频干扰的协同波束成形设计问题。博弈论分析结果表明,性能最优的协同波束成形矢量是自私和利他策略的线性组合。提出了一种最大化和速率的波束成形矢量迭代算法,给出了基于信道状态统计量的组合系数的估计方法。最后,仿真评估了波束成形算法的性能,表明了所提迭代算法的收敛性。

摘要：对正交频分复用接入系统在多用户多天线传输情况下的自适应资源分配策略进行了研究,提出了一种基于天线波束成形的,包括动态子载波分配、自适应调制、比特加载的无线资源分配方案。算法的优化设计目标是在满足总的恒定传输比特数和误比特率性能要求的情况下,使得系统总的发射功率最小。仿真结果表明,由于多天线阵列增益和多用户分集增益,系统整体性能得到了明显的优化。

摘要：针对放大转发中继系统中转发信息易被窃听者截获的问题,提出了在中继节点处采用人工噪声辅助的安全波束成形方法。该方法以系统的安全速率最大化(SRM,secrecy rate maximization)为目标,在中继节点的总功率和单个天线功率受限情况下,联合设计最优的中继波束成形矩阵和人工噪声协方差矩阵。由于该SRM问题非凸,设计了双层优化算法,其中采用一维搜索解决外层优化问题,采用半定松弛及内点法解决内层优化问题。理论推导证明,内层优化问题总存在秩为1的最优解,即所采用的松弛技术是紧的。仿真结果表明所提的方法可以显著提高系统的安全性能。