一种基于博弈论的D2D通信中继选择算法

在设备终端直通D2D（device-to-device）通信中，当源节点与目的节点间的距离过大时，会出现通信质量差、通信过程中断概率大的问题，为此提出了一种基于博弈理论的D2D通信中继选择的算法.首先基于距离损耗限定了中继的位置区域；然后考虑到能量过低会造成通信中断的问题，分析了候选中继节点的转发能力，通过筛选得到候选中继集合；随后考虑到节点间的社交关系，分析了通信的中断情况；最后利用博弈理论选择出最优中继节点进行数据传输.仿真结果表明：与随机选择算法和基于信道状态信息的最优中继选择算法相比，所提算法有效提高了D2D通信的覆盖率，降低了通信链路的中断概率，提高了系统的整体吞吐量，进而提升了中继系统的稳定性.     

两跳多点合作中继通信系统性能分析

研究独立同分布Rayleigh衰落条件下采用选择解码转发协议的多点合作中继系统的误符号率和中断率性能. 文中采用矩母函数分析方法,通过引入超几何函数推导了Rayleigh衰落信道中多点合作通信系统的平均符号错误率和中断率的精确闭合表达式. 通过蒙特卡洛仿真验证了表达式的正确性,结果显示两跳多点合作中继通信系统比传统的合作系统性能更好.     

基于统计信道状态信息的节能分布式中继选择

针对放大转发协作网络中的中继节点选择问题,提出了基于统计信道信息的能量有效分布式中继选择算法. 算法对系统能量效率与系统中断性能进行折中,通过最小化系统平均消耗总功率来确定转发阈值,各中继节点根据转发阈值独立地决定是否参与数据转发. 考虑有多个中继节点辅助源节点进行数据传输,提出了基于数值搜索方法确定转发阈值的多中继节点选择算法,在满足系统目标中断性能的同时,使系统消耗较少的平均功率. 为了降低阈值求解的复杂度,考虑只有1 个中继节点参与数据转发,进而提出了具有低计算复杂度的单中继节点选择算法. 仿真结果表明,与已有的放大转发模式下的中继选择算法相比,该文提出的算法在能量效率上具有更好的系统性能.     

利用干扰消除的协同中继传输方案

为了提高无线协同中继传输系统的可达速率和吞吐量,提出了利用干扰消除的协同传输方案. 通过监听获得干扰信号的先验信息,再利用干扰重构减去技术来消除干扰信号,减少了系统传输时隙. 同时,推导出系统可达速率和中断概率的表达式,分析了不同传输方案下不同中继转发模式的系统性能. 仿真结果表明：随着链路信噪比的增大,基于干扰消除的协同传输方案能够有效地提高系统可达速率;当链路信噪比未知时,通过调节发送速率,可以获得系统的最优吞吐量.     

多天线深空中继通信系统的中断概率和信道容量

中断概率和各态历经信道容量是分析深空通信系统性能的重要指标. 针对深空通信系统中链路损耗大、时延长、频繁中断的问题,分析了多天线深空中继通信系统的中断概率和各态历经信道容量. 根据深空通信环境的特点建立了基于独立不同分布瑞利衰落信道的系统模型,推导了单支路信噪比的精确表达式,进而给出了单支路接收信噪比的概率密度函数,并推导了在选择合并方式下系统中断概率的闭合解析式以及各态历经信道容量的近似表达式. 通过对系统性能的仿真,验证了本文系统模型和理论分析的有效性.     

多跳译码转发中继网络保密中断概率分析

针对无线中继网络面临的安全问题,提出了一个具有多天线窃听节点的多跳译码转发中继网络,推导了在Rayleigh衰落信道下网络的保密中断概率,并分析了窃听节点的位置和天线数目以及网络跳数和端到端信道容量对保密中断概率的影响。研究结果表明:合理设置网络跳数和端到端信道容量将有助于降低多跳译码转发中继网络被成功窃听的概率。     

全双工干扰接收机速率自适应隐蔽通信设计

【目的】在全双工干扰接收机隐蔽通信系统中，由于非法检测用户所在位置的不确定性和信道状态的随机性，导致合法用户很难对发射功率和传输速率进行准确把控。为此，提出一种速率自适应的隐蔽通信设计方案。【方法】该方案在保证通信满足隐蔽约束条件的前提下，通过减少信道状态与传输速率不匹配情况发生，降低系统隐蔽中断概率。【结果】仿真分析结果表明，在一定隐蔽中断概率约束条件下，根据估计信道的状态来自适应匹配传输速率，将有助于降低隐蔽通信系统的中断概率。【结论】因此，速率自适应将有助于提高隐蔽通信系统的可通性。     

移动车-车通信系统在n-Rayleigh信道下的性能分析

在n-Rayleigh信道下,研究了使用最大比合并接收的移动车-车通信系统的平均符号误码率和中断概率性能. 基于特征函数方法,推导了移动车-车通信系统在n-Rayleigh衰落信道上采用相移键控调制、正交幅度调制、脉冲幅度调制等方式的平均符号误码率的精确表达式和近似表达式,同时用近似闭合表达式表示中断概率. 然后通过数值仿真,验证理论分析的有效性. 仿真结果表明,系统的性能可以通过增加分集支路数以及减小衰弱因子来改善.     

采用数字喷泉码和旋转星座图的多跳中继传输机制

利用数字喷泉编码可有效提高多跳中继传输的效率. 提出一种基于数字喷泉码的中继多跳传输机制,从两方面改善中继转发性能：每两个中继组成中继对,采用旋转星座调制技术获得信号空间分集增益,但不降低信道的频谱效率;根据改进的合并算法对中继转发的喷泉编码数据包进行线性组合,获得数据包分集效果,提高信道利用率,缩短传输时间. 仿真结果显示,实现数据包分集和信号空间分集后,多跳中继传输效率显著提高,传输时间有所缩短.     

放大转发协作通信中继位置对SER性能的影响

针对放大转发协作网络多跳中继节点位置对系统性能的影响,分析了端到端链路的误码率. 根据误码率并通过设定不同节点间距离来确定最优中继位置. 针对多跳中继网络,提出了基于信道状态信息的节点选择算法,在不同的选取准则下以最小值最大化为目标. 为了考虑中继位置,进而提出基于节点位置信息的中继节点选择算法,确保选择一个最低误码率的节点为协作节点. 仿真结果表明,多跳中继最优位置处于源节点和目的节点的中点处. 与已有放大转发模式下的单跳中继相比,多跳中继在系统具有较低的总传输功率时具有更好的性能.     

存在共道干扰时多用户协作网络的中断概率

针对共道干扰的多源多中继无线协作网络，提出一种基于信号干扰噪声比（signal to interference plus noise ratio, SINR）的最佳“源-中继”选择方案，联合优化协作分集和多用户分集。根据多个源节点与目的节点之间的接收信号，选择具有最大SINR的源节点广播信号至多个中继节点，中继节点采用选择协作解码转发协议通过最佳中继节点将解码后的源节点信号转发至目的节点，目的节点采用最大比合并对协作传输中两跳接收到的信号进行合并。考虑多个共道干扰引起的SINR之间的相关性，推导出在瑞利衰落环境下系统中断概率精确的表达式。实验结果表明，存在共道干扰时多源多中继协作无线网络可以获得分集增益，且增加源节点和中继节点的数目可以弥补由于共道干扰造成的损失，降低中断概率，提高系统性能。     

多级中继窃听信道的可达安全速率

该文研究多级中继的窃听信道的安全性能,推导了疑义速率范围及可达安全速率的表达式,并且给出高斯信道下的相应结论. 假定在功率受限的情况下,分析了高斯信道下两级中继窃听信道和单中继窃听信道的可达安全速率,仿真比较了可达安全速率的大小. 结果表明：当中继节点距离源节点较远时,布设多级中继可得到比单中继更大的安全速率,说明了多级中继窃听信道在一定意义上比单中继窃听信道的安全性能更好.     

信道反馈延迟时上行多用户MIMO中继系统预编码

研究了信道存在反馈延迟和估计误差条件下,上行多用户多输入多输出中继系统的线性预编码算法.在中继发射功率受限条件下,考虑发送端-中继节点以及中继节点-目的端信道估计方法的局限性及反馈链路的时延性.根据最小均方误差准则设计以预编码矩阵为变量的优化问题,并采用联合迭代法求得中继端和接收端处理矩阵的闭式解.数值仿真结果表明,当存在信道反馈延迟和估计误差时,所提方案比现有算法更能有效降低系统误比特率.     

莱斯信道下多对双向大规模MIMO AF中继系统性能分析

研究了莱斯信道条件下多对双向大规模多输入多输出放大转发中继系统.多对单天线用户通过配置有大规模天线阵列的中继实现用户对内的信息交换,并对其性能进行分析.首先给出理想和非理想信道状态信息条件下中继处的迫零发送/迫零接收处理矩阵.然后分别得到这两种情况下的渐近信干噪比表达式.最后给出了当中继天线数趋近于无穷大时一般功率分配方案下的渐近频谱效率,并通过蒙特卡罗仿真结果验证理论分析的正确性.     

基于干扰管理的宏基站与家庭基站联合资源分配

提出了一种宏用户与家庭小区联合资源分配算法,该算法基于启发式动态分簇算法对宏用户和家庭基站进行联合信道分配,在对家庭基站进行分簇的同时有效降低了家庭基站系统与宏蜂窝系统之间的跨层干扰. 在保证宏用户和家庭用户QoS 的约束条件下,构建了以最小化家庭基站发射功率为目标的最优化问题,并推导了优化的家庭基站发射功率的闭合式,最后用次梯度法解优化问题. 仿真结果表明,该算法降低了家庭基站系统干扰,减小了家庭用户中断概率,并提高了家庭基站能量效率.     

网络编码的LDPC编码协作

提出了一种基于网络编码的LDPC 编码协作方案,该方案采用非正规二进制LDPC 系统码. 中继通过网络编码协作两用户传输数据,提高了系统平均吞吐量. 针对协作中继只发送校验比特策略,研究了中断概率性能. 目的节点译码器采用基于联合Tanner 图的联合迭代译码算法对来自两用户和协作中继的三路信号进行译码.
仿真结果表明：与传统非协作系统相比,基于网络编码的LDPC 编码协作方案大大降低了系统中断概率;在高信噪比条件下,所提出的方案在误比特性能上具有明显的性能增益.     

PLNC-OFDM双向多中继系统中的联合子载波抑制与中继选择

研究在多径瑞利衰落信道下采用译码转发的PLNC-OFDM双向多中继系统中联合子载波抑制与中继选择(JSSRS)问题,并提出两种JSSRS方法:固定抑制门限的JSSRS(FTJ)和固定子载波数目的JSSRS(FNS-J). FT-J在一次双向信息交换过程中采用固定的抑制门限进行子载波抑制,FNS-J在一次双向信息交换过程中保持抑制的子载波数目恒定不变,即活跃子载波数目恒定不变而抑制门限动态变化.仿真结果表明,与传统的子载波抑制相比,所提出的FT-J和FNS-J不仅增强了系统可靠性,而且提高了系统有效性.     

正交中继-窃听信道的最优中继函数及其可达安全速率

从信息理论安全的角度研究正交中继-窃听信道中的安全通信. 考虑采用瞬时中继策略的中继信道,即中继的输出仅依赖当前接收信号,首先给出可达安全速率的表达式,在此基础上得到中继函数为分段线性函数时信道安全速率的数学表示. 给出了安全速率的数值计算方法,通过迭代网格搜索优化分段线性函数的各段参数,得到了安全速率的次优解. 通过仿真对比了分段线性中继策略、放大前传策略、译码前传策略下的可达安全速率,结果表明分段线性中继比放大前传中继策略的可达安全速率更大. 当源-中继信道增益较小时,分段线性中继的安全速率比译码前传策略更高,复杂度更低且时延更小.     

基于补偿因子的D2D通信自适应联合功率控制算法

针对融合设备到设备(device to device, D2D)通信的蜂窝系统中路径损耗补偿因子单一、功率控制性能不佳等问题,提出一种自适应联合功率控制算法.根据D2D用户到基站及蜂窝用户的距离计算出路径损耗补偿因子增补量,得出D2D用户及蜂窝用户的路径损耗补偿因子矩阵,提升功率控制性能;同时采用联合闭环功率控制方式进一步降低D2D用户及蜂窝用户的同频干扰.实验仿真表明:相比于传统功率控制算法,该算法对系统的信干噪比(signal to interference plus noise ratio, SINR)有较好的提升作用,且吞吐量在1 000kbit/s以上的用户数量是传统功率控制算法的1.7倍.     

信道估计误差对下行多用户迫零波束成型系统吞吐量的影响

研究了信道估计误差对迫零波束成型的系统吞吐量的影响,利用计算机仿真,给出了信道估计误差引起的吞吐量下降程度与系统中的用户数、信噪比、发射天线数和发射子流的次序关系.仿真结果表明,在用户数适中的时候,即使基站端的信道状态信息不准确,迫零波束成型的吞吐量与发射天线数的增长仍保持线性关系,这是迫零波束成型系统优于随机波束成型系统的一个方面.根据仿真结果,还给出了满足给定系统中断概率下的参考速率因子ζ.