一种基于模糊综合评判的协同节点选择算法

若要充分发挥协同通信高分集增益、高能量效率的优点,协同节点的选择是必须首先解决的问题.针对协同通信中的节点选择问题,提出了一种基于模糊综合评判的协同节点选择算法.算法综合考虑了节点的信道信息和功率信息,并据此进行模糊综合评判,以选择出最佳的协同节点.仿真结果表明,提出的节点选择算法要明显优于以往文献中提出的基于信道信息的节点选择算法,是一种有效的节点选择算法.     

低密度校验码编码系统混合ARQ协议设计

分析了低密度校验(LDPC)码译码所产生的错误码字中码位的译码输出量可靠度信息的统计特性.结合自动重传请求(ARQ)协议提出了一种简单高效的混合ARQ方案,和基于译码可靠度的混合ARQ方案(RB-HARQ)的性能进行了比较.仿真结果说明,在考虑反向信道重传请求消息信息比特功率的条件下,混合ARQ方案的总体性能超过RB-HARQ 方案,具有较强的实际应用价值.     

基于有效信噪比的自动重传请求协议性能比较

对自动重传请求协议(ARQ)系统的重传能量进行分析,提出一个新概念——有效信噪比。以有效信噪比为基准,比较了3种校验码对ARQ系统误比特率、重传次数、吞吐量性能的影响。仿真结果表明,ARQ系统的可靠性仅在中高传统信噪比下得到提高。在低传统信噪比下,重传导致ARQ系统实际的有效信噪比远大于无重传系统;在相同有效信噪比下,ARQ系统的误比特率性能劣于无重传系统,此时不应使用ARQ。混合ARQ(HARQ)通过纠错码降低系统重传频率,可有效缓解该问题。     

无线传感器网络中混合ARQ性能分析

针对无线传感器网络中无线链路质量差异性和动态变化的问题和资源受限的特点,在无线传感器网络中使用交替重传的混合自动请求重传(hybrid ARQ,HARQ)方案实现自适应差错控制.该方案发送端使用1/2码率的纠错码来对数据编码,将码字的信息位和校验位分成2个数据包并交替传输,接收端由单个正确接收的数据包或者合并2个出错的数据包译码恢复原始数据.结合IEEE802.15.4标准规范和主流传感器节点平台参数,对ARQ协议和交替重传HARQ方案的能量效率、平均传输次数和传输成功率进行理论分析和仿真比较.结果表明,交替重传HARQ方案的性能明显优于ARQ技术.     

基于RSSI的无线传感器网络ARQ差错控制策略

无线传感器网络（wireless sensor networks,WSN）中采用前向纠错差错控制策略（FEC）无法克服丢包的问题,且在传输长数据时能效较低;传统的自动重发请求差错控制策略（ARQ）主要考虑的指标是带宽延迟乘积,能量效率不是其重要的性能指标。本文提出了一种基于接收信号强度（received signal strength indicator,RSSI）动态调整重传次数和重传时隙的ARQ差错控制策略。发送节点在接收数据请求时从数据请求帧中提取当前信道的RSSI值,当RSSI值大于阈值时采用较小的重传次数和重传时隙,当RSSI值小于阈值时增大重传次数和随机选择一个大的重传时隙,从而避免发送节点陷于忙等,提高了接收节点正确接收数据包的概率。实验结果表明,该方案能有效降低丢包率,且具有较高的能量效率。     

一种基于链路质量的选择协作式HARQ传输协议

针对单中继协同混合自动重传请求(hybrid autom atic repeat request,HARQ)策略中重传时延性能不佳的问题,通过对快衰落信道下单中继HARQ系统的误码率和时延特性的研究和分析,提出一种基于目的端控制选择协作式HARQ(selective cooperative-HARQ,SC-HARQ)传输协议的实现方案,此方案是在单中继环境下根据中继链路和直达链路的链路质量判断选择重传路径的HARQ传输协议。SC-HARQ传输协议方案需要设定传输链路质量的门限值,然后根据不同的链路质量选择不同的重传模式:当直达链路质量大于设定的门限值时,选择直达链路进行重传;反之,选择完全协同HARQ传输协议进行重传。经过理论分析和MATLAB仿真验证证明,SC-HARQ传输协议方案在保证一定传输质量的前提下能够有效减小系统时延、改善系统性能。     

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.     

一种基于条件概率重传的协作ARQ协议

在协作ARQ协议中,重传过程由中继辅助完成。研究了在认知无线电网络二级用户通信场景下,采用一种基于条件概率重传的新协作ARQ协议,并增加中继向基站发送确认信号的机制,即ACK-R(Acknowledgment sig-nals from the Relays)机制,经过马尔科夫分析和仿真证明,可以显著增加系统的吞吐量.     

基于编码感知的完全无碰撞协作MAC协议

针对NCAC-MAC协议在选择中继节点时存在碰撞和中继节点中待转发数据帧的目的节点使用随机线性网络编码的解码方法可能不能对编码帧进行成功解码的问题,提出一种基于编码感知的完全无碰撞协作MAC协议(NCAC-WTC).该协议主要提出两个改进机制:一是完全无碰撞中继节点选择机制,使用目的节点最终选择唯一中继节点,保证中继候选节点在竞争中继节点及编码重传的过程中做到完全无碰撞;另一个是自适应解码机制,使目的节点能根据链路信息自适应地选择解码方法对编码数据帧进行解码,提高目的节点对编码数据帧的解码效率和成功率.仿真结果表明:与NCAC-MAC和Phoenix等已有协议相比,NCACWTC协议有效地减小了平均端到端时延,提高了网络吞吐量和数据帧投递成功率,且使数据帧投递成功率稳定在95.5%.     

一种基于最佳信道选择的Ad Hoc协同路由算法

协同路由（cooperative muting）技术通过节点主动寻找协同节点为其转发数据，可以有效地提高网络的性能。文中提出了一种Ad Hoc网络中的基于最佳信道选择的协同路由算法，建立了该算法的模型，并基于该模型给出了算法的具体实现，最后通过仿真，比较了该算法与非协同DSDV路由协议性能的差异。结果表明。该算法相对于非协同DSDV路由协议获得了明显的性能增益，同时仿真也较好地验证了算法的优越性。     

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。     

深空喷泉码文件传输协议设计与误码率性能研究

由于深空通信具有高时延和高误码率的特点,使得基于反馈的传输协议效率降低,可利用基于喷泉编码的传输协议提升传输效率。本文利用中心极限定理研究喷泉编码文件传输协议误码率性能,对中心极限定理概率模型进行仿真,仿真结果说明此概率模型贴近实际情况。选取中心极限定理作为协议设计的准则,推导了基于正态分布分位数函数的协议发送数据包数n的表达式。此表达式保证只要发送n个数据包,则成功概率不低于δ。      

能量均衡的协作中继选择算法

为了最大化协作多中继通信系统的网络寿命,研究了在放大-转发(amplification-forward, AF)中继协作方式下网络寿命的折中优化问题,提出了一种最优能量均衡(optimal energy equilibrium, OEE)的中继协作节点选择方案。通过对AF中继每一跳接收端信噪比(signal noise rate, SNR)的计算,推导了AF两跳中继目的终端的误码率表达式,同时联合节点的剩余能量信息和信道状态信息(channel state information, CSI),利用能量均衡的思想,合理引入和设置优化因子来有效选择转发中继,延长网络寿命。理论分析和仿真结果表明,相比CSI中继选择和模糊综合评价(fuzzy comprehensive evaluation, FCE)中继选择方案,提出的中继选择方案不仅有效地提高了系统的网络寿命,而且在相同信噪比的情况下误码率性能有明显的改善。     

多信道节点分布式协作MAC协议的研究

当前协作通信是现实条件下实现分集增益的关键技术,单天线节点通过相互协作传输信息实现空间分集可有效提高系统的整体性能。在协作通信研究中,协作节点的选择非常重要,选中好的协作节点可以极大地提高数据传输速率与效率,但是针对完全分布式无线网络多信道数据传输情况下,考虑到系统整体性能最优的协作节点分配和选择问题,并没有得到很好的研究。由此本文提出了一种基于协作增量值（CIV）的协作MAC协议（命名为CIV-MAC）。在CIV-MAC中,备选协作节点通过侦听多路信道控制帧获得信道状态信息（CSI）,并计算自身CIV;根据节点的CIV,协议会实行协作节点分配和选择机制并选出最优的协作节点,同时通过采用最小功率控制算法来降低系统能量消耗。最后,以网络实际有效吞吐量和能量效率两个参数为网络性能指标,通过两个不同场景的仿真实验结果得到,相对于RBAR协议和CRBAR协议,CIV-MAC可以极大地提升系统性能。     

安全高效的空间信息网中群组密钥交换协议

为实现空间信息网中保密通信,提出一个适用于空间信息网的群组密钥交换协议。协议充分考虑了空间信息网中结点的通信特点,所有的卫星结点根据其所在的轨道划分为不同的簇。协议由簇内阶段、簇间阶段和密钥分发阶段组成,每个结点均生成密钥贡献值并汇总至地面中心结点,中心结点生成密钥并秘密发送给每个结点。证明了协议具有语义安全性,进行了通信复杂度分析并利用NS2软件进行了仿真验证。结果表明:相比其他协议,本文协议在空间信息网中应用时具有较高的通信效率。     

截短Turbo混合ARQ及衰落信道下的性能

为了提高移动通信中数据及图象的传输可靠性 ,需采用自动重传请求 (ARQ)与前向纠错 (FEC)相结合的混合ARQ信道编码 (HARQ)技术 ,该文提出了基于 Turbo码编码的有限次重传 HARQ方案。给出了传输结构及组合译码算法 ,分析了系统通过率 ,讨论了该方案 Turbo码译码迭代次数及帧长度对系统性能的影响。通过分析仿真 ,说明了本方案具有数据存贮量小、系统通过率高、延迟小并易于实现的优点     

多跳无线网络中协作ARQ机制和协作MAC技术

在无线自组织网络中,协作分集技术不仅为物理层上提高系统抗衰落能力提供了有效手段,并且为网络跨层设计提供了有利的底层技术支持。协作通信技术与数据链路层上关键技术相结合,分别产生了协作自动请求重传（automatic repeat request,ARQ）机制和协作介质访问控制（medium access control,MAC）协议。本文讨论了传统MAC协议的现状,重点总结了在不同网络环境中以不同性能需求为目标的协作ARQ及协作MAC协议,并且给出了各种协议的基本规则和流程。     

莱斯信道下跨层系统的频谱效率分析

为提高无线通信网络在传输中的频谱利用率,提出一种莱斯信道下的跨层系统.该系统联合了物理层的自适应调制技术与数据链路层的自动重传技术.利用从接收端反馈回的信道状态信息和自动重传请求,发射端自适应调节调制模式,自动重传发射数据.推导了莱斯信道下,跨层系统的频谱效率和中断概率的封闭表达式,以及固定调制模式系统的频谱效率的表达式,并利用推导的表达式进行仿真.结果表明,对比仅有自适应调制的系统,跨层系统的频谱增益大约是1.5 dB;而与仅有自动重传的系统相比,其频谱增益最大达到3 dB.     

协同认知网络中功率分配与协同节点选择

针对认知无线网络中次级用户通信性能优化问题,以最大化次级用户的传输速率为目标,研究引入协同通信的认知网络中协同节点选择和发送功率分配问题.通过引入中断概率增量因子,简化主用户接收机中断容量损失受限的约束条件,同时依据目标函数的不同将问题分解,对形成的原优化问题进行了有效求解.仿真结果表明,文中算法实现了最优的功率分配和协同节点选择,在保护主用户通信业务的前提下,有效地提升了次级用户的传输速率.     

基于社团结构的网络协同防御

以公共互联网安全需求为背景,研究基于社团结构的网络协同防御问题.首先,根据网络逻辑结构及节点功能,将目标网络划分为多个网络社团,按照分布式协同控制模式设计了协同防御架构基础通信模型,在此基础上,融合信息蜜罐和蜜网、协同防御策略库、基于节点信任值管理的防火墙等功能模块,提出了基于社团结构的网络协同防御架构.其次,借鉴网络生态系统运维理念,设计了网络协同防御机制,通过态势感知协同、态势分析协同、行动决策协同和调节反馈协同等集体行动,提升网络的病毒检测能力、快速响应能力和应急恢复能力.最后,以潜伏型病毒防御为例,给出了网络协同防御流程,仿真分析了协同防御性能.相比无协同防御网络,基于社团结构的网络协同防御能以较小的通信损失,抑制潜伏型病毒传播和维护网络安全.