基于固定增益中继选择技术的无线通信系统

为了提高多输入多输出MIMO中继通信系统的可靠性和有效性,对中继节点采用的相关选择技术的研究很有必要.本文在阐述MIMO通信系统的调制、检测等相关关键技术与固定增益中继选择技术的基础上,创新性地设计了基于MIMO固定增益中继选择技术的无线通信系统,并进行了仿真实验.仿真结果表明:中继选择技术在整体上提高了系统的传输性能,降低了误码率,使通信系统有较强的抗干扰能力.     

增强选择性机会中继解码转发协议

提出了一种增强选择性机会中继解码转发协议,采用了3种传输模式:直传模式,直接重复传输模式和机会中继解码转发模式,系统通过目的节点检测接收到的信噪比范围来选择传输模式.同时,给出了该协议的中断概率性能的精确闭式表达和吞吐量.通过理论分析和数值仿真表明:该协议不仅具有选择性机会中继解码转发的高中断概率性能,而且兼具增强型机会中继解码转发的高吞吐量性能.     

CR-NOMA双向中继自干扰能量回收传输方法

针对单向中继自干扰能量收集的认知无线电系统中,窃听用户的接入概率增加,从而影响次用户物理层安全性能的问题,在认知无线电非正交多址接入系统中通过双向中继辅助次用户传输,同时在中继能量捕获受限等约束条件下,最大化弱用户物理层安全速率.由于优化问题为复杂的非凸问题,因此根据半定松弛理论将其转化为凸问题,并通过迭代算法对信号协方差矩阵、中继发送和接收的功率分配因子进行联合优化,进而得到弱用户物理层安全速率的全局最优解.仿真结果表明:与单向中继自干扰能量收集相比,在保证中继节点收集能量和强用户安全传输条件下,弱用户物理层安全速率提高了15.4%.     

基于SWIPT的双向中继CR-NOMA系统研究

针对现有研究中CR-NOMA(认知无线电非正交多址接入)系统均配置单向中继,频谱利用率和能源利用率低的缺点,提出在CR-NOMA系统中通过双向中继辅助用户传输,并且中继采用无线信息和能量同时传输的方式.推导出在用户服务质量和最小能量捕获等约束条件下的次用户传输能效,将目标函数转化为单目标问题分别求解;利用交替迭代算法,对中继发射功率和功率分配因子等单目标最优解进行联合优化,以最大化次用户系统传输能效.仿真结果表明:与传统单向中继系统相比,所提方案在提高频谱利用率的同时,次用户传输能效也提高了45%.     

基于网络编码的协同多用户接入协议

研究了半双工系统协同多用户接入协议中的用户节点协同工作方式以及基站的多用户信号检测和处理方式.提出了基于网络编码的协同多用户接入协议,由中继节点对各用户节点发送的信号进行网络编码传输,基站端对接收到的所有用户节点和中继节点传输的信号进行联合迭代网络译码,进而恢复出所有用户的信息.理论分析和仿真结果表明,通过网络编码系统的处理不仅能获得分集增益,同时还能获得编码增益.显著地提高了系统的性能,另外,编码的码长可变使得用户数目的扩展方便.且对于不同的用户数可保持相同的编码码率.     

双向四节点中继协作传输策略性能分析

讨论和研究了高频谱效率的双向四节点无线网络中继协作策略.其系统模型为线型放置的4个节点要通过中间2个节点的中继协作来实现2组数据的交换.基于该系统模型,给出了只采用叠加编码技术的双向中继传输策略(SC-relaying)和联合网络编码与叠加编码的双向中继协作传输策略 (JNSC-relaying),并对它们可获得的速率范围和吞吐量性能做了分析和讨论.数值分析结果表明,在可获得的速率范围性能方面,JNSC-relaying策略并没有明显的优势;然而在吞吐量性能方面,JNSC-relaying策略可获得明显的性能改进.     

基于正交空间调制的多天线中继MIMO系统性能研究

为了在传统空间调制的基础上进一步提高无线中继MIMO通信系统的传输可靠性,本文设计了基于正交空间调制的多天线中继MIMO通信系统的传输方案,并对所设计的中继MIMO系统采用放大转发和译码转发两种中继传输协议.在系统的每个传输时隙,源节点与中继节点、中继节点与目的节点间均采用正交空间调制技术.仿真实验在瑞利平坦衰落信道下,以4QAM调制方式为例,结合不同协议下信号估计值表达式进行.实验结果表明:在系统天线配置相同时,基于正交空间调制的多天线中继MIMO系统比传统空间调制的中继MIMO系统的误码性能有明显的提高.     

储能发送模式下全双工双向中继系统的和速率优化

针对一类中继能量受限的放大转发全双工双向中继系统,提出了一种基于储能-发送模式的无线信息与能量同时传输方案.该方案在满足中继收集能量和节点传输功率等约束下,通过联合优化传输功率与时间切换系数等参数实现系统的和速率最大化.此优化问题在数学上是非凸的,很难或不可能求得其最优解.为此,首先提出分别优化传输功率和时间切换系数,然后利用收敛迭代方法求得原问题的次优解,最后,仿真结果验证了所提方案的有效性.与现有算法相比,所提联合优化算法能够显著提高系统的和速率.     

认知无线网络中双中继协作策略及其差错性能分析

在认知无线网络中同时存在着主用户和次用户,次用户的通信必须在保证主用户不受干扰的条件下进行,次用户在检测到主用户未占用授权频段时机会地占用信道进行数据传输.为了保证次用户传输的连续性及QoS,研究人员在认知无线网络中引入了协作通信技术,研究发现认知无线电中的协作传输能够显著改善网络的传输性能.提出一种次用户双中继协作次用户的协作传输策略,并给出了该策略下平均误比特率和中断率的解析表达式,为了进行比较同时给出了单中继协作策略下次用户平均误比特率及中断率的表达式.理论分析和仿真结果表明,双中继协作次用户策略较单中继协作次用户策略有效地提高了次用户的差错性能.     

基于最小化系统功率的多小区蜂窝中继波束成形研究

为了减少小区间干扰给用户通信带来的不利影响,研究了多小区通信系统协作传输技术.提出了一种联合优化多小区基站和中继波束成形权重的迭代优化策略,在用户信干噪比限制下达到了最小化系统总功率的目标.利用半正定放松技术把上述优化问题转化为半正定规划问题,从而通过内点法得到最优解.仿真结果表明,提出的多小区基站和中继波束成形权重的迭代优化策略只需要有限的几次迭代就可达到最优的性能,并给出了在性能与基站天线和中继数目之间的折中,从而利用最少的系统资源,达到降低相邻小区用户干扰,保证用户的正常通信质量的目标.     

Lognormal-Rayleigh信道中多跳MIMO-OFDM系统无线资源分配算法研究

面向新一代无线通信网络,研究基于MIMO-OFDM技术的多跳中继网络的容量及端到端吞吐量优化方案.在Lognormal-Rayleigh阴影复合衰落信道环境中,使用注水算法分配功率,分析对系统容量和多跳中继系统端到端吞吐量的影响.仿真结果表明:使用注水算法对多跳MIMO-OFDM系统中各跳子载波对应的子信道进行功率分配,可以显著提高系统吞吐量.     

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.     

60-GHz网络并行传输中基于顶点多着色的时隙分配算法

针对60-GHz网络中现有并行传输算法的不足,首先分析了数据并行传输的充分条件,然后基于冲突矩阵来对网络中的顶点进行多着色,进而提出了一种基于顶点多着色的时隙分配算法.此外,考虑到两种类型的传输:组内传输(单跳)和组间传输(多跳),还提出一种基于距离的中继选择算法作为发射机和接收机之间进行直接通信还是中继通信的决策指标.在单跳和多跳场景下评估所提算法的性能,仿真结果表明,所提算法可显著提升网络吞吐量和单位时隙期间的数据流平均数量,相比于传统的Greedy算法和TDMA算法,性能提升幅度分别达到19%和12%.     

瑞利衰落信道下多跳无线信道及其分集系统的误码率

基于无线中继的概念。研究了多跳无线信道及其2个简单的多跳和多路由分集系统。在平坦瑞利衰落下。分别导出了这些系统再生和非再生中继时BPSK平均误码率。数值分析和仿真表明。在多跳信道和多跳分集系统中误码率随跳数的增加而下降；多路由分集系统随路由数的增多性能有较大改善。比较了非再生中继性能在低信噪比时优于再生中继，在高信噪比时两者性能相似。     

Outage Probability Based on Relay Selection Method for Multi-Hop Device-to-Device Communication

To improve the connectivity of device-to-device(D2D) communication between delay-assisted vehicles, a multi-hop D2D relay selection strategy based on outage probability is proposed. The algorithm firstly clusters the relay users based on the distance of D2D users, and determines the number of one-hop relay nodes through the outage probability threshold. Two-hop relay nodes directly select the same number of relays as one-hop relay nodes according to the descending order of signal noise ratio(SNR) to establish a square matrix. The Hungarian algorithm is used to assign the relay nodes of two clusters to complete the inter relay communication. Finally, the information is sent to the D2D receiver by combining technology. The simulation results show that this algorithm can reduce the cost of relay probing process and the outage probability of system in multi-hop D2D relay communication.     

基于LDPC-OFDM系统的短波多基地接收协作算法

基于LDPC-OFDM系统设计了适用于短波信道的多基地接收协作算法,该算法提出了基于概率测度的信息合并的LDPC协同译码策略。系统模型中的中心台,利用其接收的来自中继台的多路信号来修正其接收到信息的初始化消息,将协作通信技术和LDPC的迭代译码有机地结合,从而有效地实现分集增益和编码增益。仿真表明,多基地接收方案相对于直接传输策略具有显著的性能提高,在误码率达到10_-3时,DF转发策略的译码性能相对于AF的译码性能约有0.7dB的编码增益。     

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 automatic 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...     

Ad-Hoc网络中基于状态转换概率的中继选择算法研究

在多跳Ad-Hoc网络中,随着节点的增加以及传输跳数的变化,网络状态数目将不断增大,随之带来的路由计算将变得十分复杂,从而严重影响系统的整体性能。如何在海量的网络转换状态形势下,快速选择最有效的状态进行下一跳数据传输是关键。创新地提出了基于状态转换概率的中继选择策略,结合节点地理信息和信道环境信息计算出邻居节点可能的到达概率,并选择概率大者进行数据传输,从而提高数据传输性能。同时,为了降低系统运算复杂度并节省系统能量,采用了变换的metropolis选择准则,以模拟退火的贪心搜索逐级去除那些小概率的传输状态,从而大幅度降低了运算空间。仿真给出了算法参数对运算速度与成功率的影响。同时,也表明了该算法在网络拓扑变化时对系统能耗和失败概率的增长均有较好的控制。     

Optimal Multipoint-to-Multipoint Transceiver Design with Massive MIMO Relay Station in OFDM Systems

Based on massive MIMO(multiple-input multiple-output)multipoint-to-multipoint(M2M) systems,in order to avoid pilot contamination and improve the performance of capacity,a pilot training transmission scheme was designed for pilot decontamination by utilizing orthogonal subcarriers of OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) during pilot transmission phase and a joint optimized transceiver design for multi-antenna user pairs was proposed during the data transmission phase.The massive M2 M system included a single relay station,multiple paired source nodes and destination nodes.Source nodes precoding matrices and relay station precoding matrix were jointly optimized by maximizing the weighted sum-rate in OFDM systems.After some mathematical manipulation to sum-rate,the cost function of sum-rate was expressed as quadratic optimizing expressions which could be solved by regular convex optimization softwares.Different from existing algorithms,the proposed precoding design was based on massive MIMO OFDM systems with multi-antenna users pairs together pilot decontamination transmission arrangement.Simulations indicate the effectiveness of the proposed optimal precoding system.The proposed scheme not only can reduce pilot contamination,but also can improve performance of bit-error-rate(BER) as well as sumrate contrast to existing algorithms.In addition,it shows that the proposed M2 M massive MIMO system works steadily when the number of users increases in large scale.