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。     

一种采用空时网络编码的多向中继通信方案

针对多用户中继通信网络在单天线场景下多源信息交互效率较低的问题,提出了一种采用空时网络编码(STNC)的多向中继通信方案。由于STNC编码向量具备可识别条件,能够将多个用户的调制信号合并为一个高阶调制信号,且合并前后的信号一一对应,因此该方案可利用STNC编码向量和预均衡技术来区分N(N3)个用户的信息,能够保证用户在多周期传输方案中获得满分集增益。当系统结构对称时,该方案在系统总发射功率相等的情况下,可平均分配中继和用户之间的功率,使系统误符号率(SER)性能最优。此外,推导了该通信方案的平均吞吐量,指出其系统自由度是传统的单向中继(OWR)方案的N/(N-1)倍。实验结果表明:该方案能够获得满分集增益,与传统的双向中继方案相比显著提高了系统在衰落信道中的误码性能;当N为4和6时,在高信噪比条件下,该方案的平均吞吐量相对OWR方案分别提高了33%和20%。     

微小型无人机通信中继的DFS算法优化

针对微小型无人机通信中继的保密安全需求,以及在复杂电磁环境下,存在的节点频率适用度差异问题,对现有的动态频率选择(DFS)算法进行了优化,提出一种基于贝叶斯估计的周期型DFS算法,文章给出了算法处理过程,并进行了理论分析及仿真实验。仿真结果表明,在复杂电磁环境下,算法可以增强微小型无人机通信中继网络的抗干扰能力,提高系统吞吐量。     

利用线性相关优化随机网络编码中继节点算法

传统随机网络编码,当中继节点收到消息时,不作判断,直接进行编码,在某些网络拓扑结构下,这样的编码是无效的。文章针对这种随机网络编码中继节点的编码问题,提出了一种选择有效信息编码的算法,通过对接收的消息进行线性相关性判别,从而确定是否对接收到的消息进行编码。模拟实验结果表明,与传统随机网络编码相比,提出的方法理论上可以减少编码时间,降低编码冗余度,提高信息传输效率。     

Nakagami-m衰落信道下协作中继网络编码中断性能分析

理论分析传统中继编码、伽罗华域网络编码、复数域网络编码3种编码方式中,Nakagami-m衰落信道特性、源节点与中继节点间不同功率分配和中继节点在源节点与目的节点间所处的不同位置等情形对不同编码方式中断性能的影响。计算机模拟仿真结果表明,复数域网络编码能够改善网络编码的中断性能。     

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.     

基于SCMA的无人机中继辅助上行通信方案

为提高蜂窝通信系统的上行总吞吐量,在满足用户服务质量需求的前提下,提出了一种基于稀疏码多址接入(sparse code multiple access,SCMA)的无人机中继辅助上行通信方案,通过部署无人机增强网络覆盖,并利用SCMA提高系统传输性能。根据用户的分布和概率视距传输模型,通过交替优化码本、功率和无人机坐标,确定无人机的3维部署位置;进行资源优化后,根据信道状态信息,对子载波进行配对并迭代码本、功率,以获得优化的码本和功率分配方案。仿真结果表明,提出的方案能够有效提高上行吞吐量,并满足用户的服务质量需求。     

协作中继和网络编码在车载网络中的应用

对于出行者来说,通过路边热点来进行文件共享和内容分发以及车辆间相互通信的车载网已经成为蜂窝网络重要的互补网络.车载网络独有的特点给这些网络的内容分发和连接性等带来了挑战.提出结合协作中继和符号级网络编码来提高车载网络的连接性和信息传输的效率和鲁棒性.通过仿真评估了所提出机制的性能,证明了该机制可以提高网络的误码率和吞吐量.     

电力线双向中继通信中基于估计转发和门限近似的PLNC算法

编码协作技术可提高电力线远距离通信的性能。为了满足非对称电力线双向中继系统的要求,论文针对中继脉冲噪声,提出了一种基于中继概率密度函数的估计转发和门限近似的物理层网络编码算法。首先分析了中继信号的概率密度分布,推导了中继编码信号的均值和方差公式;接着分析了不同信道参数下中继概率密度函数的平层特性,利用门限法对多维信号进行了简化近似。最后针对提出的算法进行了算法仿真,仿真结果验证了所提算法的有效性和可靠性,并存在最优化的功率分配因子。     

网络编码在合作中继网络中的应用

将网络编码与合作中继传输中的解码转发或放大转发相结合,提出了2种新的数据传输方式;推导了这2种传输方式下数据速率的表达式;理论推导和仿真结果表明,与通常的存储转发及单独的网络编码传输方式相比较,所提出的这2种传输方式可以较大地提高网络的数据传输速率.     

基于网络编码的双向中继系统中断性能分析

研究了频率非选择性瑞利衰落信道中,基于网络编码的双向中继系统的中断性能问题。基于放大重传(Amplify-and-Forward,AF)和联合解码重传(Joint Decode-and-Forward,JDF)机制,在瑞利衰落信道环境下,通过理论分析得出一般情况下的节点和系统中断概率解析式。在此基础上完成了数值仿真实验,结果表明在小信噪比情况下,JDF的中断性能优于AF系统;在大信噪比情况下,AF的中继性能将超过JDF系统的中断性能;随着信噪比以及信道不对称度的增加,AF和JDF系统的中断性能将趋于相同。此外,研究还发现,当速率大于0.5 bit/s.Hz时,JDF系统的中断性能急剧下降。     

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.     

混合决策下认知无人机网络中继选择算法

针对无人机辅助通信网络频谱效率亟待提高的问题,提出了认知无人机网络的混合决策中继选择算法,构建切换容忍和时延容忍的设计方案.通过时延信息确定候选中继簇,使其具备最佳通信条件的节点,完成数据传输,获得中断概率性能的提升,解决阴影区域链路切换可靠性过低的问题.仿真结果表明:与传统单参数决策方案相比,在不同接入策略下其中断概率分别下降30％和33％.     

一种高能效的无人机移动中继技术

针对固定翼无人机移动中继的能量效率优化问题,在直线轨道情况下,提出一种无人机移动中继能效优化飞行方案.假设无人机中继采用解码转发中继策略,且工作在时分双工模式下,在考虑初、末速度及加速度约束的情况下,将能效优化问题转化为两个子问题:接收数据部分无人机最优加速度问题和发送部分无人机最优加速度问题.提出一种基于Dinkel...     

高空气球通信中继系统

平流层气球（飞艇）通信是利用漂浮于地球上空20-50公里的层气球装载的通信平台,实现信息的传输或转发。由于其覆盖面积大,成本低廉等特点,引起了人们的重视。本文简单介绍设计高空气球通信中继系统的组成,特点及应用。     

一种支持移动自组网通信的多无人机中继网络

针对移动自组网中移动和活动范围扩大等因素导致网络连通性的变化问题,该文提出一种支持移动自组网通信的多无人机中继网络。通过场景分析与系统建模,定义了地面节点与无人机连通率、地面节点跨域通信连通率、无人机连通率,提出了一种加权质心的单无人机飞行模型,设计了多无人机中继网络的飞行控制方法。仿真分析了地面节点的活动区域、移动速度以及通信业务对3种网络连通率的影响,比较了基于加权质心方法与质心方法在支持网络连通率上的不同。结果表明:加权质心方法在支持地面节点跨域实时通信上的能力要优于质心方法,但前者在支持地面节点与无人机间连通率的能力上要差于后者。     

采用分布式Alamouti编码的虚拟全双工中继通信方案

针对单输入单输出系统无法获得发射分集的缺陷以及全双工中继(FDR)通信中存在自干扰(SI)降低系统性能的问题,提出了一种采用分布式Alamouti编码的虚拟全双工(VFD)中继传输方案(DA-VFD)。该方案先将3个时隙划分为一组并在第1、2个时隙内传输发送符号以及发送符号的复共轭至中继节点和目的节点,再在第3个时隙将前两个时隙的接收符号联合解调,由于联合解调时的公式具有Alamouti的形式,因此目的节点可以获得二阶发射分集,抵抗信道衰落对系统误码性能造成的不利影响;同时,由于2个半双工节点在地理位置上隔离,其中一个节点发送的信号不会被另一个节点接收到,避免了全双工通信中SI带来的系统性能下降以及对SI消除带来的硬件需求;最后通过2个半双工中继之间的相互配合,达到近似于全双工(FD)通信的频谱效率。仿真结果表明:DA-VFD方案的误码性能不受残余自干扰(RSI)的影响,并比Alamouti FD方案具有更好的误码性能;在消除质量参数为0.5的情况下,频谱效率为1.33b/(s·Hz)时,可以获得约2dB的性能增益;频谱效率为2.67b/(s·Hz)时,可以获得约6dB的性能增益。     

无人机网络中基于位置预测的最优中继选择

为了解决无人机（UAV, Unmanned Aerial Vehicle）协作通信网络在完成任务时由于高机动性而会影响链路状态的问题,提出了一种基于UAV位置预测的信道中继选择算法。根据卡尔曼算法预测出UAV下一时刻的位置,提前判断链路优劣性,使更换UAV中继节点的时机更为精准。通过UAV源节点到UAV中继节点以及UAV中继节点到UAV目的节点的瞬时信道状态信息（CSI, Channel State Information）选出备选UAV中继节点集合。最优的备选UAV中继节点由贪婪算法计算而得。仿真结果证明了此方法的有效的性,链路中断的概率比随机选择算法降低了10%,且链路更加稳定。     

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.     

基于离散频带的中继协作网络频谱聚合算法研究

随着移动通信的高速发展,传统的连续频谱分配策略已经无法满足当前用户的带宽需要。LTE-A建议采用频谱聚合技术,通过聚合离散的频谱碎片,解决用户对带宽资源的需求,动态地改善频谱效率。针对两跳中继协作通信系统,综合考虑频谱利用率和协作速率双重因素,提出了一种基于离散频带的中继协作网络中的频谱聚合方法。仿真结果表明,与传统的连续分配方法相比,该方法可以大幅度地提高系统吞吐量,改善频谱利用率,从而满足用户日益增长的带宽需求。