基于中继选择的协作通信系统 遍历信道容量分析

本文对中继选择协作通信网络系统的遍历信道容量展开研究.在假设独立同分布瑞利信道条件下,分别推导出机会中继选择算法和部分中继选择算法解码转发中继模式下一些重要因素的闭式表达式,包括累计概率密度函数,累积分布函数和遍历信道容量.结果表明,利用中继选择技术能有效提高系统分集度.此外,遍历信道容量性能受中继节点数目、链路信噪比的影响.通过数值仿真分析验证了理论闭式解的正确性.实验结果表明通过信道反馈状态信息调节最优数据发送速率,非中断信道容量能达到遍历信道容量.     

低延时无线协作视频传输系统中继选择策略

无线视频传输中数据帧长度变化较大,信源数据速率不断变动,根据该特点提出了低延时无线协作视频传输系统。从理论上分析了该系统的延时性能和误码率,提出了系统最小延时传输方案。在该传输方案下,设计了3种不同复杂度的中继选择策略,即穷搜、衍生、排序策略。仿真结果表明:采用系统最小延时传输方案进行视频传输,可以在保证系统延时性能的基础上降低系统误码率。随着可选中继节点数量的增加,系统误码率逐渐降低。3种不同中继选择策略的误码率差距不大。相较于穷搜策略,衍生、排序策略具有更低的算法复杂度,尤其是排序策略的复杂度仅为线性复杂度。     

一种混合协作NOMA系统的缓冲辅助中继选择方案

为了提高系统的中断性能及分集增益,研究了一种混合协作非正交多址接入(non-orthogonal multiple access, NOMA)系统。系统包含一个基站、K-1个配有缓冲器的中继、一个配有缓冲器的近端用户和一个远端用户。其中,基站与近端用户可通过直传方式进行通信或由中继协作通信,而与远端用户通过近端用户或中继进行协作通信。针对该混合协作NOMA系统,提出了一种缓冲辅助中继选择方案,能够基于信道状态信息和缓冲器状态,选择近端用户或最佳中继进行协作传输。推导了系统中断概率和平均包裹时延的闭式表达式,给出了高信噪比下的分集增益。证明了当最大缓冲单元数不小于3时,所提方案能达到满分集增益2K。仿真结果表明,相对于基准方案,所提方案在系统中断概率与时延之间可以实现更好的折中。     

基于中继选择的协作频谱感知算法

针对最佳中继选择协作频谱感知方案检测概率低、而所有中继节点均参与协作频谱感知复杂度高的问题,提出一种中继选择协作感知算法.该算法根据N条中继链路等效信噪比的大小,从中选择出L个信噪比大的优质中继用户转发主用户信息.导出了该算法在瑞利平坦衰落下的频谱检测概率上限闭合表达式,为频谱检测性能分析提供了理论依据.数值分析结果表明：只需60%左右的优质链路参加中继就可以达到理想的性能,大大降低了系统实现的复杂性.     

UWB多中继协作系统传输策略设计

为超宽带（ultra wide-band,UWB）多中继协作系统设计提出了以最小化每符号全系统平均能耗为目标的高能效协作传输（energy-efficient cooperative transmission,ECT）和以最小化系统中断概率为目标的中断概率最优化传输（outage probability-optimal cooperative transmission,OCT）两个最优化不同系统性能的协作传输策略。仿真结果表明,ECT传输策略在能耗方面优于OCT策略,且ECT传输策略下的中断概率远远大于OCT传输策略。因此,系统的节能设计必须在能耗与其他系统性能之间进行折衷。     

基于信道特性的中继选择协作通信方法研究

根据信道统计特性,研究了放大转发(amplify-and-forward,AF)协作中继网络中的中继选择协作通信方法.首先分析指出在等功率条件下,当信噪比小于某个门限时,选择单个中继节点进行转发(pre-select single relay AF,SAF)比所有节点都转发(all relays AF,AAF)的中断概率小.基于此信噪比门限提出一种中继选择协作通信方法,并且指出这种选择方法使得SAF的中断概率最小;然后结合功率分配提出了一种使中断概率最小化的最优中继选择协作通信方法;最后为了降低复杂度,提出了一种次优中继选择协作通信方法.仿真结果表明,这种次优方法和最优中继选择协作通信方法相比,性能相近.     

基于遗传自适应蚁群系统算法的中继路由方法

针对实际电力线载波抄表系统中现有中继路由算法的不足,提出一种基于遗传自适应蚁群系统算法的动态中继路由方法.利用遗传算法的快速全局搜索能力获得路径信息素的初始分布,再结合蚁群算法的正反馈收敛机制,同时依据搜索情况对状态转移概率因子、信息素挥发因子、信息素强度等参数进行自适应调整,最终获得最优路由线路.通过仿真实验验证该算法的收敛性、鲁棒性和抗毁性,算法能够根据电力线信道的变化情况以相对较少的迭代次数收敛到最优路径,提高整个抄表系统的时效性.     

放大转发协作下多S-R-D节点网络中继选择策略

在多个信源、中继及目的端的环境中,研究了放大转发协作系统的中继选择策略与传输机制.为了求得最优解,在最优中继节点选择策略中使用了穷举算法,此方法计算复杂度会随着中继节点数目增加而大幅上升.在此基础上,提出了改进的中继节点选择策略,该策略先使系统的平均误码率最小,之后再使目的端中断容量最大化.仿真及分析结果表明,该策略除了能达到与最优算法类似的吞吐量之外,复杂度也大大降低.     

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.     

一种改善基于协同中继的蜂窝网性能的中继选择方案

为减少系统反馈数量,提出一种基于门限的中继选择方案.每个中继根据测得的瞬时信道信息与门限比较,判断其可用性,并由基站为每个终端从多个可用中继中确定一个最佳中继.仿真结果表明,该方案可与蜂窝网中所用的中继选择方案获得近似相等的容量,但其复杂度大大降低.该方案可获得的容量明显优于随机选择方案和直传方案.     

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.     

基于萤火虫算法的多中继选择策略

〖JP2〗中继选择(RS)和功率控制是无线中继网络的2个重要组成部分.当中继节点以全功率协作和不协作时,中继选择等同于功率控制.因此,最佳信噪比（SNR）被描述称为0-1非线性整数规划问题（0-1 nonlinear programming integer problem,NLIP）.文中提出了基于萤火虫算法（Glowworm Swarm Optimization, GSO）的多中继选择策略,仿真结果表明,基于GSO算法的多中继选择能够获得最佳信噪比值,且性能优于穷举搜索、单一RS方案及其他次优化方案.〖JP〗     

基于改进遗传算法的自适应越区切换方案

针对列车通信在越区切换过程中切换触发率和切换成功率均较低的问题, 提出一种基于改进遗传算法的自适应联合判决切换算法. 首先, 以遗传算法为基础, 在高速特性下对切换判决过程中的相关参数进行优化, 针对列车的不同运行速度动态选择出满足快速切换需求的迟滞容限值； 其次, 引入满意通信概率（SCP), 当列车在小区之间移动时, SCP值达不到要求的将不能接入下一个小区, 以保障通信质量的优良. 仿真结果表明, 与传统切换方案相比, 该方案可实现提高切换触发率和切换成功率的目标, 具有较高的满意通信概率.     

基于改进遗传算法的自适应越区切换方案

针对列车通信在越区切换过程中切换触发率和切换成功率均较低的问题, 提出一种基于改进遗传算法的自适应联合判决切换算法. 首先, 以遗传算法为基础, 在高速特性下对切换判决过程中的相关参数进行优化, 针对列车的不同运行速度动态选择出满足快速切换需求的迟滞容限值; 其次, 引入满意通信概率（SCP), 当列车在小区之间移动时, SCP值达不到要求的将不能接入下一个小区, 以保障通信质量的优良. 仿真结果表明, 与传统切换方案相比, 该方案可实现提高切换触发率和切换成功率的目标, 具有较高的满意通信概率.     

一种基于放大转发的中继选择策略

针对传统多中继放大转发协作通信网络中所有潜在中继均参与协作,导致系统的低资源利用率问题,提出了一种中继节点选择策略.该策略以最小化系统中断概率为目标,引入了中继节点的选择门限,并据此逐一令低于门限的中继节点不参与协作,将其资源重新分配给其他节点,从而提高系统资源利用率.所提策略运算开销小,且选择门限只与中继节点数、平均信道增益以及当前系统信噪比有关,可在传输开始前事先确定而无需实时更新,从而节省了系统开销.仿真实验表明,与所有潜在中继都参与协作的方法相比,所提策略在中断概率为10-3～10-3时可获得约3～4 dB的信噪比增益.     

基于宗族进行裂变选择的自适应遗传算法

提出了一种改进的自适应遗传算法,在选择算子中引入裂变选择的思想,避免种群中超级个体的出现,维持了种群的多样性。该算法改造了交叉算子和变异算子,提高了算法的收敛速度,避免早熟。同时,提出了在宗族中构造子代种群的思想,提高了算法的寻优效率。仿真函数优化的结果验证了该算法能有效地维持种群的多样性并迅速找到最优解。     

基于自适应惩罚函数法的混合遗传算法

引入了自适应的惩罚因子,将约束问题转化为无约束问题．通过遗传算法求得无约束问题的可行解,再将此解作为约束变尺度法的初始可行点,由约束变尺度法得到精度较高的解．数值实验表明该混合算法比单纯使用遗传算法效率高,而且在多数情况下能得到全局最优解。     

一种基于定位误差的多星座快速选星算法

对于GPS/SBAS/QZSS/BDS的多星座卫星导航系统,分别分析了几何精度因子(GDOP)与系统时间差以及与定位误差之间的关系,并在此基础上,进一步提出了一种快速选星算法。该算法基于定位误差进行选星,并考虑了系统时间差对GDOP的影响。仿真结果表明,该算法的计算量相对于最佳GDOP选星有了显著降低,选星后的GDOP值非常接近最佳GDOP选星的结果,从而在定位精度损失不大的条件下降低了定位解算的运算量。     

基于自适应遗传算法的网络化制造盟员选择研究

针对网络化制造中动态联盟盟员选择优化问题,分析了盟友的评价指标体系,建立了盟友选择的多目标优化模型,并在此基础上提出一种自适应遗传算法.该算法设计了自适应交叉和变异概率, 使其在遗传过程中根据适应度自动选择, 从而使群体中每个个体对环境的变化具有自适应调节能力.通过保持迭代过程的最优解, 加快了搜索速度, 并保证收敛于全局最优解.