如图3.1所示，考虑在高铁SM-MIMO系统中，大规模SM-MIMO发射端配备了Nt根发射天线，合法接收者Bob具有Nb根接收天线，非法窃听者Eve具有Ne根接收天线。a位用于从M进制信号星座图中选择幅度相位调制符号。图3.1高铁大规模SM-MIMO系统框图人工噪声和符号需要分别进行调制，并通过天线选择算法分配给激活的天线。发射端激活第n根天线发送的信号矢量记为x，类似于文献[159]中的安全SM系统保密传输模型，引入人工噪声后的发射信号可以表示为...
2023-08-23 理论教育
高速铁路车地间多跳协作通信技术
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多跳协作通信技术在高速铁路上的应用详细阅读
本小节将在半双工中继系统中对比上述传统预编码方法，并分析其各自的性能。图2.1所示为用户数为4时，应用五种传统中继预编码方案时系统的平均速率随SNR的变化情况。图2.1不同中继预编码方案平均速率比较图2.2不同中继预编码方法误码率比较...
2023-08-23 理论教育
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多跳协作通信技术：基于最小均方误差的目标转换详细阅读
本章节中，为确保目的端能够更完整地接收传输信号，以最小化目的端接收信号与轨旁源节点发送信号之间的均方误差为目标设计离散中继混合预编码矩阵，则优化目标函数表示为其中，中继节点的接收和发送预编码器同时被联合优化以使得系统中接收端具有最小的均方误差。...
2023-08-23 理论教育
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高速铁路车地间多跳通信技术详细阅读
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。...
2023-08-23 理论教育
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高速铁路车地间多跳协作通信技术的仿真与分析结果详细阅读
图6.2所提算法与其他算法的MSE性能比较由于完美信道为非完美信道下更能展现算法性能的一个特例情况，因此首先对于完美信道下的中继混合预编码设计进行仿真分析。图6.6中继接收与发送采用不同量化位时SE随量化位数变化曲线图6.7显示了利用不同分辨率PSs时的EE性能。这是因为与3位分辨率的情况相比，具有1位分辨率PSs的可实现SE的退化是显著的。...
2023-08-23 理论教育
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高速铁路车地间多跳协作通信技术的研究现状详细阅读
表1.4空间调制研究现状列表空间调制技术的融合性很高，几乎能与各个领域的技术进行结合。...
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高速铁路车地间多跳协作通信技术的非完美信道下信号传输模型详细阅读
在非完美毫米波信道下，基于全双工中继转发通信的单向传输系统如图6.1所示，其中轨旁源节点部署Ns根全连接的天线阵列传输个数据流。传输信号经由源节点预编码矩阵进行波束成形处理后发送到中继接收端，则中继节点接收到的第n个传输信号表示为其中，Hsr是源节点到中继节点的毫米波信道矩阵。中继节点同样受到传输功率的约束，其中Pr表示中继节点的发射功率。...
2023-08-23 理论教育
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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 理论教育
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传统中继技术在高速铁路车地间多跳协作通信技术中的应用详细阅读
以图2.3所示的经典多中继协作通信模型为例，信息从源端S传输至目的端D共需要两个时隙。图2.3协作中继模型1.中继转发协议中继在接收到信息后，会对信号进行处理后再转发。于是，目的端的接收信号可以重写为根据式，可得目的节点接收到的信噪比为于是，系统的信道容量可以表示为2）解码转发协议解码转发传输协议是一种再生中继传输方式，其本质是对信号进行数字信号处理。...
2023-08-23 理论教育
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高速铁路车地间混合预编码通信设计详细阅读
图8.3二级状态下混合预编码优化流程图针对第三级状态，将采用IRS转发以重新构建通信链路的方案保证链路稳定。优化目标的解析解可从拉格朗日函数的一阶梯度得到，由下式给出其中，图8.4三级阻塞状态下分布式迭代预编码优化流程图第三级联合预编码优化算法流程如图8.4所示。...
2023-08-23 理论教育
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调制信道模型在高速铁路车地间多跳协作通信技术中的应用详细阅读
建立高铁无线通信系统混合信道模型，从大尺度衰落和小尺度衰落两个方面入手。大尺度衰落包含有路径损耗和阴影衰落，其中阴影衰落需要考虑空间相关性对其影响，而路径损耗只与距离和所采取的路径损耗模型有关。需要注意的是，在检测RAU及其天线时，由于是索引信息，只与欧式距离有关，可以忽略滤波器与多普勒对其的影响，这在后文抗干扰的方案中有同样的处理。...
2023-08-23 理论教育
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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 理论教育
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高速铁路车地间可实现速率分析详细阅读
该结论与理想CSI下的可实现和速率值一致，这表明在只有视距分量的信道中，无论CSI的质量如何，可实现和速率将趋于相同的固定值。与推论5.3类似，随着传输功率的增加，非理想CSI下的可实现和速率将受到信号间干扰的限制。...
2023-08-23 理论教育
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高速铁路多跳协作通信技术详细阅读
本书主要基于数学的统计特性，研究高铁信道的分布，可以将高铁信道建模为服从大尺度衰落与小尺度衰落结合的空时相关信道模型[148]。不同场景的高铁运行信道环境可以简化建模为具备不同莱斯因子的空时相关莱斯衰落[6]。当多径分量较少，视距分量较明显的时候，莱斯因子越大，此时频域上有较大的频移，而多径的频移分布繁杂，很难直接消除，这也是高铁无线通信所受严重影响的原因之一。...
2023-08-23 理论教育
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高速铁路车地间多跳协作通信系统性能分析详细阅读
衡量协作通信系统性能的指标有很多，如中断概率、误码率、频谱效率、能量效率等。由于有无中继的分析方法类似，因此这里以图2.5所示的大规模MIMO下行链路为例，对几个常用的性能指标进行详细分析。图2.5所示系统中的基站天线数为M，用户数为K，基站与用户之间的信道响应为G∈CK×M。于是，用户接收到的信号为图2.5大规模MIMO系统模型其中，PS为基站的发射功率；nU∈CK×1为用户处均值为零、方差为N0的加性高斯白噪声。...
2023-08-23 理论教育
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高铁多跳通信技术的系统能效均衡分析详细阅读
在本节中，为了实现能效均衡的混合预编码设计，对非完美毫米波信道下全双工中继系统的能量效率与频谱效率分别研究。系统的频谱效率表示为其中，为系统的信干噪比。上述联合优化函数代表了不同偏好下频谱效率和能量效率之间的权衡，例如，当ω=0能够获得最大化的能量效率，而令ω=1则最大化频谱效率。...
2023-08-23 理论教育