无线传感器网络复数域网络编码合作多路径算法

分析了合作多路径传输中的复数域网络编码问题.提出了在WSN转发节点中使用复数域网络编码和合作多路径机制(CFNC-CM)进行数据分组的传输和转接机制,复数域网络编码的数据分组由中继转接节点进行编码后再转发到多路径进行数据分组的传输.通过仿真实验对2种典型的路由协议在数据分组开销、数据分组传输率和网络生存期等测量参数方面进行了性能分析和比较.仿真实验结果表明:CFNC-CM机制能较好地用于WSN网络中,相对传统机制,CFNC-CM机制能提高5%~15%的性能.     

信道衰落对网络编码系统性能的影响

网络编码通过使中继节点获得一定的信息处理能力,可以有效地改善网络性能。文中主要研究了用户与中继间的信道衰落对网络编码系统性能的影响。中继节点对接收到的两用户信息进行解码并根据解码情况进行编码操作,协助两用户同基站之间的通信。对中继的解码情况进行了讨论并给出了等功率分配条件下传统的协作中继网络和协作网络编码模型的中断概率。理论分析和仿真结果表明存在信道衰落时,采用网络编码可以使得系统更加稳定可靠,并提高频谱效率。     

联合干扰功率限制下的认知中继网络性能分析

频谱共享的Underlay认知中继网络中,为了保证主用户的可靠通信,要求次用户网络中源节点及中继节点的发射功率必须满足主用户接收端干扰功率的限制。基于主用户峰值干扰功率和平均干扰功率的联合限制,分析了中继节点采用选择协作解码转发协议时潜伏式频谱共享认知中继网络的性能。值得一提的是,考虑中继传输中由主用户接收端干扰功率限制引起的第1跳链路信噪比之间的相关性,推导了瑞利衰落环境下次用户中断概率和信道容量准确的闭合表达式。仿真结论显示,次用户中断概率与信道容量的解析曲线与仿真结果一致,系统性能因频谱共享的认知网络中次用户源节点与主用户接收机链路之间的相关性而有所下降,中断概率约有2dB的性能提升。     

译码转发协同通信网络自适应中继选择算法

为了优化译码转发协同通信网络的性能,提出一种自适应中继选择算法(ARS),并对系统中断概率和平均协同中继数进行分析.该算法在源节点到目的节点的直接传输失败时,目的节点对译码集中的中继节点按信道质量进行降序排列,依次选择序列中的中继节点参与协同,直到目的节点的瞬时接收信噪比不低于预置信噪比门限.仿真结果表明,ARS算法能够获得最优系统中断性能,有效减少平均协同中继数,从而提高带宽效率,降低系统开销.     

Ad Hoc网络中一种空时协作中继方案的性能研究

在Ad Hoc网络中,数据通过多跳传输到达目的节点.因此,中继节点的选择在Ad Hoc网络中有着至关重要的作用.传统的中继方案往往根据信道状态的好坏,从源节点的邻居节点中选出一个状况最佳的节点作为中继节点,但是当中继与目的间的信道状态不好时,这种中继方案仍存在一定的问题.为了解决这一问题,考虑利用无线信道的广播特性,基于空时编码,给出了一种依赖于两个中继节点的空时协作中继方案;并基于有限状态Markov模型,对系统的误比特率、吞吐量、时延和丢包率等性能进行了分析.仿真结果表明,相比于传统的单中继方案,该方案能获得较好的性能增益.     

全双工多中继网络的中断分析与中继决策

为了降低无线通信的中断概率,改善无线网络的通信性能,针对含有多个用户节点与中继节点的全双工无线网络,在考虑聚集干扰与节点自干扰的前提下,分析了网络的中断性能并设计了相应的中继决策方案.首先,基于Nakagami-m衰落信道条件和放大转发中继策略对网络进行中断概率分析,并求解出相应的闭合表达式.然后,基于最大带权匹配的思想,根据用户节点对中继节点的渴求度提出一种最小化系统中断概率的最大渴求度匹配算法(Maxi-mum Craving Matching,MCM)来实现中继决策.最后,通过蒙特-卡罗仿真模拟了不同系统参数条件下系统中断概率变化情况,并验证了MCM算法的有效性.仿真结果表明,提升节点发射功率能降低系统中断概率,但其改善效果在达到某一特定值后趋于饱和状态,此后继续增加功率对中断性能不再有改善作用.饱和状态下,与现有部分中继选择算法相比,采用MCM算法的系统中断概率会降低约4％～7％.     

窃听环境下多源无线协作网络的中继选择与功率分配方案

现有的窃听环境研究大多是针对单源场景,仅考虑一条链路的安全效益,而在多源场景下若只考虑一条链路的性能就会损害其他链路的性能,从而降低整个系统的性能。因此,针对窃听环境下的多源无线协作网络模型,研究了一种中继选择策略与源节点和中继节点的功率分配相结合的方案,提升系统的整体安全性能。仿真结果表明,中继选择和功率分配相结合的方案与传统方式相比,安全中断概率性能可以提高2 dB左右。     

基于网络编码的多中继协作通信研究

本文介绍了基于两用户—两中继—单目的节点的协作中继模型,将协作分集与网络编码结合起来,针对传统的两中继方案、模拟网络编码的两中继方案以及机会式网络编码的两中继方案,分析比较了这3种方案的中断概率、信噪比和网络吞吐量等性能。经过仿真结果编码,在系统中断概率一定的情况下,机会式网络编码可以提升系统吞吐量,但编码要求复杂,其次是模拟网络编码。在信噪比一定的情况下,传统方案中断概率最低,但增加了时延,需要消耗更多的能量。     

面向无人机中继通信平台的混合网络编码算法

针对现有远距离中继通信系统吞吐率较低的问题,提出了一种面向无人机移动中继平台的混合网络编码算法。该算法综合考虑网络编码策略和空地信道状态,根据用户实时信噪比选择编码方式。根据循环往复式的无人机飞行轨迹和视距信道(LoS)条件,得出远距离用户与无人机中继平台间的信噪比和误码率;引入用户信噪比约束和无人机位置约束,根据无人机与用户间的信噪比和误码率求解出最优通信方式转换时刻;无人机中继平台在转换时刻前后分别采用三时隙网络编码方式和两时隙直传方式进行数据包的接收和发送,从而有效提高中继通信系统整体吞吐率。实验结果表明：当用户间距离为1 600 m、无人机飞行半径为600 m、飞行速度为10 m/s时,混合网络编码算法与传统三时隙移动中继通信算法相比可提升28.42%的系统总吞吐率,并降低17.8%的吞吐率平均变化率,体现出较高的通信效率和系统稳定性,具有良好的应用前景。     

单跳无线广播网络中能耗优化算法研究

文章针对单节点的无线网络中发送节点速率和功率均可调整的情形,研究了一种优化网络的能量消耗以及传输时间和能量消耗乘积的算法。首先利用基于机会的网络编码(completely opportunity encoding,COPE)算法来确定编码方式,在确定编码方式的前提下提出了一种启发式的速率功率选择发送算法(rate and power adjustment algorithm,RPAA),该算法的主要特点是充分考虑了网络的功率和速率变化对网络性能的影响。结果表明,与经典的COPE算法以及基于中继的编码算法(network coding with relay assistance,NCRA)相比,RPAA算法能够很大程度地减少网络的能量消耗以及传输时间和能量消耗的乘积。     

窃听双向协作网络机会中继选择方案的保密性能分析

对于多中继、窃听双向协作网络,研究使用机会中继选择和模拟网络编码技术来增强窃听系统物理层安全性.具体地,窃听双向协作网络的通信过程共3个时隙.第1和第2时隙,两信源分别发送消息到中继节点;第3时隙,根据最大最小中继选择方案,选取一个成功解码两信源消息的中继节点.使用模拟网络编码技术将两信源消息混合,把混合消息广播给两信...     

异步双向中继信道的物理层网络编码

物理层网络编码(physical-layer network coding,PNC)中的一个重要问题是,如何解决由于传输环境导致的信号不同步问题,包括载波频率不同步、相位偏移和符号不同步.之前文献大多数都是假设符号发送严格同步,主要研究了异步双向中继信道物理层网络编码方案,中继端利用BP(Belief propagation)算法来解决异步导致系统系能下降的问题,仿真结果表明,利用BP算法可以减小信号异步导致的系统性能下降,相位偏移对系统性能下降影响较大,而符号偏移却可以减小这种性能下降.     

一种新型的多址接入中继协作方案

现有多址中继协作方案的编码增益有限且用户之间不能相互辅助,为此,文中提出了一种结合网络与信道编码的多址中继协作方案:在中继端利用网络编码将不同用户的编码冗余同时转发,目的端通过对某个用户信息的正确译码恢复出其他用户的编码冗余.通过对译码错误事件概率的分析,推导了该方案的中断率与误码率近似值表达式.仿真结果表明,随着信噪比的提升,文中方案可获得比编码协作更好的中断率和误码率性能,同时信噪比较高的用户还可辅助提升信噪比较低的用户的性能.     

一种新的无线mesh网络编码算法

针对网络编码可以在很大程度上提高网络吞吐量,但会增加网络的复杂性这一问题,构造了一个特殊的无线mesh网络拓扑结构,提出一个新的编码算法.该算法通过构造一个虚拟源节点,利用在无线组播网络中,仅需对进入中继节点的链路进行编码,进入目标节点的链路,直接路由选择就能达到网络编码所能够达到的容量.从而允许与目的节点相连接的中继节点收到数据包后直接路由选择.与传统的基于机会的网络编码COPE算法相比,该算法有效地减少了原始数据包传输的次数,从而提高了以网络编码增益来衡量的网络吞吐量.仿真试验验证了该算法的有效性.     

基于网络编码的双向中继系统节点选择及功率分配策略

考虑在多个节点间的中继双向信道中,将中继分配和功率分配结合起来.每一对节点间的通信可以看做是通过一个中继的双向中继信道.中继使用网络编码同时向对应的节点发送信息.中继分配考虑了两种分配方案,第一种方案考虑到了所有节点对和中继的排列组合,选取其中性能最好的一组;第二种方案选取所有排列组合中的一部分,选取性能最好的一组.第二种方案略微降低了整个系统的性能,但是大大降低了运算的复杂度.将功率分配策略和这两种方案结合,进一步优化了整个系统的性能,相比较没有加入功率分配的系统,有大约2～3dB的提升.     

联合网络编码与预编码方案抗干扰技术

双向中继信道（TWRC）传输模型中,用户通过中继与基站构成的上下行链路进行传输,采用现有的时分方案时,传输时隙数与用户数成正比,并可联合物理层网络编码消除自身信号的干扰;在用户数增多的情况下,不仅增大传输系统复杂度,而且降低了数据传输速率.针对此问题,提出物理层网络编码联合预编码方案,仅利用2个时隙便可完成信息传输,在不影响传输速率的同时,还可提高复用增益且避免了同信道干扰.从中断概率和遍历容量两个角度对这2种方案进行性能分析和比较,结果表明网络编码联合预编码方案在高信噪比情况下,性能更优,且随着用户数的增加,系统性能会得到进一步提高.     

基于叠加编码的时间压缩转发中继协议

传统重复编码解码转发中继具有简单、易实现的特点,在无线通信中得到了广泛的研究.重复编码的采用使得中继接收和转发必须占用同等的信道资源,这在中继信道各链路质量存在差异的情况下会导致系统频谱效率低下.为此,文中提出了一种基于叠加编码的中继协议,利用叠加编码在信息速率调节方面的灵活性,既保证重复编码的使用,又允许对中继转发时间进行适当压缩,进而均衡各链路负载.理论分析及仿真表明,在信源及中继至信宿的组合链路较好的情形下,基于叠加编码的中继协议实现了更高的频率利用率.     

直达链路下的多用户分集与全双工中继系统

针对多目的地传输网络,研究基于时间切换协议的全双工协作中继方案.考虑源和每个目的地之间存在直达链路,中继采用天线选择技术以实现最小化自干扰,目的地采用最大比合并技术以实现最大化接收信噪比.运用高斯-切比雪夫积分和次序统计量,推导出4种目的地选择策略下的延迟受限吞吐量近似闭合表达式.数值分析和蒙特-卡洛仿真结果表明:最佳吞吐量取决于协议的时间切换比和源功率分配比;与其他3种策略相比,最佳目的地选择策略更适用于分布式多用户选择网络;提高源发送功率或增加目的地个数均能显著提升系统吞吐量性能.     

On the energy efficiency of relay selection in multi-relay cooperative network using Vickrey auction game~

This paper focuses on the energy efficient relay selection problem in a cooperative multi-relay network, aims to find the most energy efficient relay node for the source node while ensuring its min- imum data rate requirement. The interaction between the source node and the relay nodes is modeled as a Vickrey auction game, when the source node broadcasts a cooperation request, the relay nodes compete for the cooperation, and the one with the minimum bid will be chosen which denotes the cost of the source node during the cooperation process, but it only needs to provide the minimum bid provided by the other relay nodes, which can encourage all the relay nodes to give the true bid. Be- sides, the minimum rate requirement of the source node will be ensured and the relay node taking part in the cooperation will gain some reward and the reward can be maximized by reinforcement learning （RL）.