表4.1基于最大化安全容量的联合天线选择和功率分配算法2.基于拉氏乘子法的功率分配方案通过JOSCA算法能够选取出使得系统安全容量达到最优的发射天线和发射功率，根据安全容量的闭式表达式，可以发现，不管发射人工噪声的RAU的功率如何进行分配，都不会影响最终的发射天线的选择和发射有效信号功率分配因子的求解，所以可以对发射人工噪声的功率进一步分配以明确冗余的RAU分别使用多大的功率。......
2023-08-23
高速铁路车地间多跳通信技术
【摘要】：考虑高铁场景下，基于IRS辅助的空间调制下行传输系统。图7.1智能表面辅助的高铁空间调制系统图将调制载波信号从基站端发射至车载接收端有两条路径，分别为基站端直接传至高铁车载接收端，其信道服从空时相关的莱斯分布，与第4章中所用的衰落一致；另外一条路径为经过IRS反射之后到达车载接收端，可以分为两段，第一段为莱斯衰落，第二段需要将空时相关性、IRS反射相位等综合考虑。
考虑高铁场景下，基于IRS辅助的空间调制下行传输系统。如图7.1所示，将基站或者无线接入点（Access Point，AP）置于高铁轨旁，其作为发射端配备有Nt根发射天线，传输的数据s采用M阶QAM调制，满足
为传输数据符号的功率。同时，在距离基站10m的高铁轨旁布置一个IRS或者将IRS附在高铁车窗之上，其装备有N个能够调整反射波相位的可重构天线单元。轨旁布置和车窗放置的区别在于智能表面相对于车载终端是静止还是移动，即需要考虑IRS反射的传播路径在第一段还是第二段受高速移动性的影响。
图7.1 智能表面辅助的高铁空间调制系统图
将调制载波信号从基站端发射至车载接收端有两条路径，分别为基站端直接传至高铁车载接收端，其信道服从空时相关的莱斯分布，与第4章中所用的衰落一致；另外一条路径为经过IRS反射之后到达车载接收端，可以分为两段，第一段为莱斯衰落，第二段需要将空时相关性、IRS反射相位等综合考虑。其可以分为直视路径LoS和非视距路径NLoS，NLoS信号经过智能表面的反射后与LoS信号同时到达车载接收端。车载接收端配备有a根天线，其中Nr根作为空间调制接收天线，其接收端接收到的信号可以表示为
其中，P为发射信号功率；h1与g2分别为基站端到IRS与基站端到高铁之间的信道系数，由于IRS相对基站位置固定，可以认为h1是普通莱斯信道，而g2可以表示为公式（4.7）的空时相关莱斯信道；g1为IRS与高铁之间的瑞利信道；Ψ为N×N相移矩阵且Ψ=diag{θ}，其中，
，θi∈[0，2π）代表第i个反射单元的相移角度，x为具有单位能量的归一化发射信号，n为均值为0、方差为N0的复高斯随机变量。
设基站发射端发射波长为λ的调制载波给速度为v的高铁，通过基于几何方法的随机建模[39]，可以将上述高铁混合信道简化为到达角为εLoS∈[0，π）的直视路径gLoS和经过IRS反射到达角为εNLoS∈[0，π）的散射多径
，则高铁信道可以表示为
其中，
为接收端最大多普勒频移；φi=Δφi-θi对应IRS单元重构之后的相位，Δφi为经过天线选择后IRS动态优化的调整相位。
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高速铁路车地间多跳协作通信技术详细阅读
由于精确的误比特率难以获得，本文通过推导成对差错概率来获得平均误比特率的上界。在瑞利道下，类似文献[158]相关的推导，得到Bob的接收误比特率为其中，为发射端与Bob的信道系数方差。对于Eve，可以将人工噪声表达为信道噪声的一部分，从而Eve接收误比特率为考虑到实际情况下，Eve端无法得到反馈的CSI。因此，对于Eve来说，最终的误比特率可以近似表示为[163]......
2023-08-23
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高速铁路车地间多跳通信技术及其算法原理详细阅读
鉴于此，用于传统MIMO系统的具有紧密形式的COR可以借鉴于安全SM系统中。可以通过式得出：其可以视为Bob与Alice互信息的有效下限。利用式和式，yb的条件概率密度函数可以表示为将代入到中，经过推导，得到Bob瞬时截断速率的闭式表达式为其中，Wb是式中的干扰加噪声协方差矩阵。一旦获得了发射天线组，就可以使用式评估SC。通常最大SC可以通过穷举搜索获得，并使发射端获得选择为最佳TAS模式的最大SC性能。......
2023-08-23
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多跳通信技术在高速铁路车地间的应用详细阅读
图5.2显示了在不同DAC量化位数下可实现和速率随基站天线数NB变化的近似分析和蒙特卡罗仿真曲线。图中的实线和虚线分别表示莱斯和瑞利衰落信道两种情况，对应于定理5.1中的结论。从图中可以看出，近似分析和蒙特卡洛仿真曲线非常接近，证实了结果的准确性。而式和式显示出系统功耗随DAC量化位数的增大呈指数级别增长。......
2023-08-23
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高速铁路车地间多跳协作通信技术的性能分析详细阅读
系统的SC为合法信道容量与窃听信道的信道容量的差值其中，P表示传输功率；表示合法信道的噪声方差；表示窃听信道的噪声方差。反之，则系统的SC为0，不具备保密能力，无法实现信息的安全传输。当信道为复加性高斯白噪声信道时，系统的SC为2.误比特率性能分析SM信号经过MLD算法检测后，由于精确的误比特率难以获得，本文通过推导成对差错概率来获得平均误比特率的上界。......
2023-08-23
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高铁车地间多跳通信技术详细阅读
另外，当源节点与目的节点间由于障碍物的影响而无法正常通信时，通过引入协作中继可以消除通信链路的盲点，降低中断概率，提高系统性能并获得更高的增益。随后Covel等人对中继信道进行了深入的研究，并给出了系统容量的上下限，奠定了协作通信技术的理论基础[18]。图1.3高速铁路场景下的协作通信系统多中继协作通信还能利用物理层特性提高信息传输的安全性。现有的物理层安全技术主要是通过MIMO和中继技术来实现的[27]。......
2023-08-23
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多跳协作通信技术在高速铁路车地间成功应用详细阅读
则BS和IRS之间的信道矩阵被建模为其中，是BS-IRS链路中第n条路径的复信道增益，an和bn是与传统毫米波信道相似的第n条传播路径的接收和发送阵列响应向量，分别表示为其中，λ是毫米波波长；表示与均匀天线阵列中相似的单元距离。对于IRS和用户之间的毫米波信道，由于IRS密集分布在传输路径中，因此视距传输较为集中，这使得散射路径可以忽略[81]。......
2023-08-23
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