随机分布多跳协作分集系统中断性能研究

针对解码转发(DF)多跳分集系统不能满足空间满分集和通信终端移动性不足的问题,构造了一种随机分布中继多跳协作分集系统模型.根据模型提出新的改进的选择性解码转发(SDF)算法,推导了在高信噪比条件下选择解码转发(SDF)中继系统的中断概率近似表达式.仿真结果表明在随机分布多跳协作分集系统中,SDF较DF相比能够有效提高此系统的传输可靠性,并能获得空间满分集增益.同时,得出此通信系统性能随着中继选择区域覆盖半径的增加而有所改善.     

基于MIMO-OFDM协作系统的中继混合选择合并算法

提出了一种基于MIMO-OFDM协作系统的多中继混合选择合并算法。算法原理主要是采用地理位置信息得到一个性能最优的AF(放大转发中继)中继节点,根据瞬时信噪比门限值或相对最小BER门限值选择符合要求的多个DF(译码转发中继)中继,所选择出来的最优AF中继和多个DF中继将协作MIMO-OFDM系统完成信号的转发,最后在目的节点处对直传链路信号和中继链路信号进行最大比合并(MRC)。对该算法进行了理论分析,并研究了该算法对系统误比特率性能的影响,并在MATLAB上进行链路级仿真分析比较。仿真结果表明所提出的多中继混合选择合并算法能有效提高空间分集增益,从而降低系统误比特率。     

多跳分集系统优化功率分配方案

针对协同通信中广泛使用的等功率分配(EPA)方案性能往往不是最优问题,采用理论推导和仿真的方法找出了最优功率分配方案.推导了在高信噪比条件下解码转发(DF)多跳分集网络的中断概率近似表达式和分集度,选取此表达式为代价函数,提出一种适合于DF多跳分集系统的近似最优功率分配方案.仿真结果验证了理论分析的正确性,在DF多跳分集系统中采取此近似最优功率分配方案(AOPA)要优于等功率分配(EPA)方案.与等功率分配(EPA)方案相比,此近似最优功率分配方案(AOPA)能更有效地提高系统的性能.     

AF/DF方式下自适应中继协作方式的研究与仿真

放大转发(Amplify Forward,AF)和译码转发(Decode Forward,DF)是中继协作通信技术中两种基本的中继协作方式。在研究两跳中继协作通信技术中AF和DF中继协作方式的基础上,针对基于门限的自适应中继协作方式,利用RN的位置信息提出了改进的自适应中继协作方式,并用蒙特卡洛方法对其仿真结果进行验证。结果表明所提出的改进自适应中继协作方式具有较好的协作性能。     

基于解码转发的认知无线电机会功率控制算法

频谱感知是认知无线电网络正常工作的基础,而功率控制问题的解决是认知网络和主用户网络正常运行的保证。文中研究协作认知无线电通信,在保证授权用户服务质量和认知用户最大功率受限条件下,将高信噪比时的解码转发(decode-and-forward,DF)和基于频谱感知结果的机会功率控制算法结合,提出新的机会DF功率算法。通过基于对主用户感知结果的最优中继选择策略,在保证主用户正常通信不受影响的前提下,最大程度提高次用户信道信噪比,提高认知网络容量,并且认知系统能够获得空间满分集度。理论和仿真结果同时表明,基于主用户出现概率的最优中继选择最大程度的消除了次用户对主用户的干扰,提高了认知系统容量。     

基于LDPC编码的混合转发协作模型

为有效解决LDPC编码在中继协作系统应用中存在的问题,提出基于LDPC编码的混合转发协作模型(HF-LDPC).根据放大转发(AF)和译码转发(DF)特点,当信道不好时,中继采用译码放大转发模式;而当中继完全正确译码时,中继切换到译码转发模式.同时充分发挥LDPC码字内码元间固有的相关性,通过不同的用户发送码字的不同部分,采用LDPC和-积译码算法,方案可获得分集增益和编码增益.仿真结果表明:基于LDPC 编码的混合转发协作模型性能优于其他协作模型,具有较好性能.     

基于SDF的协作系统性能分析

为了解决通信频谱利用率的问题,在分析传统译码前向中继协议的基础上,讨论了选择译码前向中继协议(SDF)的中断概率性能和分集增益,并对多种协作模型进行了对比分析,证明了SDF是一种相对较优的协作方式。克服了传统译码前向协议不能提供分集增益的缺点,避免了放大前向协议放大噪声的缺陷。     

基于中继选择的协作通信系统 遍历信道容量分析

本文对中继选择协作通信网络系统的遍历信道容量展开研究.在假设独立同分布瑞利信道条件下,分别推导出机会中继选择算法和部分中继选择算法解码转发中继模式下一些重要因素的闭式表达式,包括累计概率密度函数,累积分布函数和遍历信道容量.结果表明,利用中继选择技术能有效提高系统分集度.此外,遍历信道容量性能受中继节点数目、链路信噪比的影响.通过数值仿真分析验证了理论闭式解的正确性.实验结果表明通过信道反馈状态信息调节最优数据发送速率,非中断信道容量能达到遍历信道容量.     

基于极化分集的DF机会中继协作通信系统性能分析

提出对机会中继协作通信系统节点配置极化天线,实现节点到节点无线信号的极化分集,达到通过改善通信链路质量来提升DF机会中继协作通信系统整体性能的目的。由于电磁波信号在传播过程中经过地表及障碍物多次反射、折射、散射以及极化偏转,协作节点和目的节点配置的极化天线接收到的两路极化分集信号具有一定相关性和功率不平衡特性。研究了极化分集信号存在相关性和功率不平衡特性对机会中继协作通信系统性能的影响。结果表明,即使两路极化分集信号具有一定的相关性和功率不平衡特性,DF机会中继协作系统在相同信噪比和相同的信道衰落环境下,性能指标也优于未采用极化分集技术的DF机会中继协作通信系统。     

基于连续精细化分层广播编码的接收机协作策略及性能分析

在广播系统中用户间协作能有效改善系统的期望失真性能,但是在传统的协作方式(放大转发,解码转发)中,由于中继转发了对目标节点无用的信息,会造成系统额外的转发功率开销.针对此问题,提出基于连续精细化分层广播编码的接收机协作策略,利用连续精细化分层广播编码的结构特点,中继可以选择目的节点所需要的信息进行转发,在达到与解码转发协作方式相同的系统期望失真性能的同时,降低了中继节点的转发功率.     

放大转发异步协作通信系统中的差分空时频传输方案

针对频率选择性信道下的异步协作分集系统中信道估计复杂度高及中继传输异步问题,提出了一种采用放大转发协议的异步差分空时频编码传输方案(ADSTF).该方案首先在源节点对数据符号进行满分集旋转、Cayley变换及正交频分复用(OFDM)调制,然后在中继节点将接收符号放大转发,构造了一种分布式差分空时频编码.在目的节点未知信道状态信息、中继节点非完全同步的情况下,ADSTF方案能够同时获得空间分集和多径分集.与采用差分正交空时分组码的OFDM传输方案相比,ADSTF方案能够获得更高的分集.仿真结果表明,与采用BPSK调制的DOSTBC-OFDM方案相比,ADSTF方案仅以0.25 b/(s·Hz)的速率损失为代价,就能在误比特率为10-3时获得3 dB的信噪比增益.     

基于信道特性的中继选择协作通信方法研究

根据信道统计特性,研究了放大转发(amplify-and-forward,AF)协作中继网络中的中继选择协作通信方法.首先分析指出在等功率条件下,当信噪比小于某个门限时,选择单个中继节点进行转发(pre-select single relay AF,SAF)比所有节点都转发(all relays AF,AAF)的中断概率小.基于此信噪比门限提出一种中继选择协作通信方法,并且指出这种选择方法使得SAF的中断概率最小;然后结合功率分配提出了一种使中断概率最小化的最优中继选择协作通信方法;最后为了降低复杂度,提出了一种次优中继选择协作通信方法.仿真结果表明,这种次优方法和最优中继选择协作通信方法相比,性能相近.     

瑞利衰落信道中增量中继协作分集网性能研究

协作分集是利用单天线的辅助节点组成虚拟天线进行通信的一项技术,它通过使用中继节点向信宿转发信源信息获得空间分集.与普通的协作分集相比,它限制中继只处理信道条件差的信号,从而可以节约信道资源.协作分集网可以利用目的终端的反馈信息提高信道利用率,当信宿端提供传错的反馈时,中继才会重传信源信号,并且将信源信号和中继转发的信号整合在一起.在这篇论文中,使用放大中继模式研究在独立的瑞利衰落信道中增量中继协作分集网的性能,并进行了仿真.结果表明:和普通的协作分集网相比,增量中继协作分集网降低了误码率,提高信道利用率.     

一种增强型选择放大转发机会协作分集协议

针对协作分集系统中放大转发协议存在的噪声放大问题,提出了一种增强型选择放大转发机会协作分集协议.该协议首先在多个中继中选择最优的中继,然后目的节点对源节点第1步广播的信息做出成功、半成功和失败3种反馈,源节点和最优中继节点根据反馈信息分别采取非协作传输、源节点重传和中继放大转发3种方式,由于加入了源节点重传,因此减少了中继放大转发次数及噪声的放大.理论分析和仿真结果表明,当中断概率为10-3、中继个数为4时,与增强型放大转发机会协作分集协议相比,该协议约有0.4dB的信噪比增益,并且达到了和理想分布式空时码相同的分集-复用折中.     

分布式空时码协作分集系统的性能分析

提出了一种基于分布式空时码的非正交协作分集(DSTC-NOCD)系统.利用译码转发(DF)中继信道模型,推导了BPSK星座调制下系统误码率的理论值,并分析了协作用户上行信道和用户间信道质量对系统性能的影响.仿真结果表明:与直接传输系统相比,DSTC-NOCD系统能获得显著的性能增益,在用户间信道高信噪比条件下能获得完全分集增益;且在可接受的性能损失条件下能够获得比OCD系统更高的频谱效率.     

一种基于多中继选择的分布式空时分组编码方案

协作分集可以抵抗无线信道的多径衰落,结合空时分组编码可以更加有效地提高系统性能。传统的空时编码协作通信是选择所有正确译码的Relay进行协作转发,当Relay个数大于空时编码矩阵天线数时,系统无法获得额外增益,同时将消耗大量能量。给出了一种多中继选择方案(M-OR),提出了一种基于M-OR终端选择的分布式空时分组编码协作方案。在给定STBC编码矩阵条件下,依据信道状况信息选择多个合适的中继终端参与分布式空时分组编码协作通信。新的协作方案通过简单的协议可获得传统方案的分集复用折中,同时节省系统能量。仿真结果表明,新的协作方案具有良好的分集复用性能并验证了其有效性。     

一种基于多中继选择的分布式空时分组编码方案

协作分集可以抵抗无线信道的多径衰落,结合空时分组编码可以更加有效地提高系统性能。传统的空时编码协作通信是选择所有正确译码的Relay进行协作转发,当Relay个数大于空时编码矩阵天线数时,系统无法获得额外增益,同时将消耗大量能量。给出了一种多中继选择方案(MOR),提出了一种基于MOR终端选择的分布式空时分组编码协作方案。在给定STBC编码矩阵条件下,依据信道状况信息选择多个合适的中继终端参与分布式空时分组编码协作通信。新的协作方案通过简单的协议可获得传统方案的分集复用折中,同时节省系统能量。仿真结果表明,新的协作方案具有良好的分集复用性能并验证了其有效性。     

适用于无线网络的动态网络编码协作通信机制

为在较高频谱利用效率下有效对抗无线媒质衰落,提出一种动态网络编码协作通信机制.该机制将节点转发和网络编码有机结合,中继节点对从多个源节点接收到的信息做动态网络编码,并将编码后信息转发(广播)给相应的目的节点.目的节点利用收到的编码后信息以及其由于无线媒质的广播特性从其它源节点那里接收到的信息解码出需要的数据.数值结果表明: 和空时编码协作通信相比, 本机制有更好的分集-复用折衷性能,亦可获得满空间分集增益.并且转发节点采用的动态网络编码策略能有效避免因将错误接收到的信息带入编码后的转发信息而导致的错误传播.     

无线网络中节点均匀分布的解码转发机会中继性能分析

研究了节点空间随机均匀分布情况下, 采用机会中继结合解码转发方式进行协作通信的自组织网络的传输容量和可靠性。同时在保证网络连通性的前提下, 通过最大化网络传输容量, 实现网络的拓扑优化控制。在考虑路径损耗及块衰落独立信道条件下, 分别推导和分析了两节点间采用传统机会中继和增量机会中继方式下的中断概率和网络传输容量。数值仿真结果表明, 虽然空间随机分布破坏了中继节点提供的分集阶数, 但机会中继仍比直接通信有更好的抗信道衰落能力。与直接通信的网络传输容量随节点密度或发送功率单调递减不同, 机会中继需要考虑网络传输容量的极大值对网络拓扑优化的影响。     

单窃听双跳协作网络的中继选择方案及其性能分析

研究了安全通信意义下,单向译码转发（decode-and-forward,DF）协作无线网络的中继选择问题。针对窃听者既能获得信源发出的信号,又能窃取中继节点转发数据的通信系统,提出了3种中继选择方案来对抗窃听者,增强系统物理层安全性。其中,方案一选择到窃听者信噪比（signal-to-noise ratio,SNR）最小的中继节点;方案二为最大最小（max-min）选择方案,即选择信源到中继节点和中继节点到信宿的较差信噪比中最大值所对应的中继节点;方案三根据窃听信道和主信道的瞬时信道状态信息（channel state information,CSI）选择使得窃听网络有最大保密容量的中继节点。在对各方案的性能分析过程中,得到了各中继选择方案拦截概率的闭式表示,进一步对拦截概率作渐近分析,获得了各中继选择方案的分集阶数。具体地,方案一的分集阶数为1,另外2个中继选择方案的分集阶数均为中继节点个数M。数值结果验证了理论分析得到的结论。