Nakagami-m信道下机会中继系统性能分析

分析了统计独立不同分布的Nakagami-m衰落信道下, 采用译码转发的多节点侦听单中继转发的机会中继系统的性能.推导了任意中继数目下接收端信噪比(SNR)的矩生成函数的闭合表达式,在此基础上得出了系统的中断概率和误符号率(SER)的闭式解. Monte Carlo仿真验证了理论分析的正确性.该闭式解可以用于评估机会中继系统在Nakagami-m信道下的性能,为实际工程提供理论参考.     

低能耗高效率的分布式跨层资源分配算法

为了最大化地减少过时CSI(Channel State Information,信道状态信息)对分布式无线多跳网络环境下跨层资源分配实际速率所造成的负面作用,提出了一种优化的补偿式跨层联合资源分配算法.该方法将信道存在相关性作为设计的理论前提,对瞬时和过时信道两种状态信息的概率密度函数进行详尽运算,并结合瑞利衰落信道模型进行分析,在得出运算结果之后就可以获得信噪比(SINR)模型下条件容量的闭式解.在提升网络性能方面,运用一种对过时信道状态信息展开有效处理的、可以联合拥塞控制、信道分配和功率控制的算法,将网络资源分配转变为一类NUM问题.实验结果表明,本文算法大幅度优化了分布式多跳网络资源分配机制,提高了网络资源的效用,并且减少了能耗.     

重叠Nakagami-m信道协作通信最优功率分配方案

为了解决重叠Nakagami-m信道衰落模型下中继译码转发协作通信系统中源与中继间由于等功率分配(EPA)造成的功率资源浪费问题,提出了一种基于渐近误符号率(SER)最小准则的最优功率分配方案(OPA).首先分析系统渐进SER解析式,在典型应用场景下对其进行进一步简化,然后将简化的系统SER作为目标函数,总功率受限作为约束条件,将功率资源分配抽象为典型的条件受限凸优化求解问题,最后利用拉格朗日乘数法对此凸优化问题进行求解,从而得出在总功率资源受限时典型场景下重叠Nakagami-m信道协作通信系统的最优功率分配方案.仿真结果表明:相较EPA方案,在较大的信噪比区间内及相同的信道条件下,OPA分配方案均能获得约1 dB的信噪比增益,且获得的实际信噪比增益与理论推导值一致.     

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.     

Rayleigh衰落信道下基于LDPC码的自适应发射分集技术

将低密度校验码（low desity parity codes,LDPC）应用于一种简单的发射分集技术（space—time block codes,STBC）及自适应STBC,推导出LDPC码在与STBC级联并采用自适应功率分配算法时的译码方法,通过计算机仿真研究了其在Rayleigh衰落信道下的性能．采用发射分集技术可以提供分集增益,提高了系统的性能,而利用由接收端反馈的信道状态信息,可以在发射端采用自适应功率分配算法,使LDPC—STBC的系统性能有进一步的改善．另外,在相似的译码复杂度下,给出了LDPC．STBC与turbo-STBC的性能比较．     

非再生协作多频带超宽带系统资源优化分配算法研究

分析了非再生(前向放大AF)中继多频带UWB两跳协作通信系统的信噪比,推导其误符号率SER的闭式表达式及上限,并在此基础上分别针对两个优化目标即发送总功率最小化及覆盖范围最大化提出了不同的资源优化分配算法,并将求解一元三次方程的方法应用到数学推导中.     

一种基于延时信道状态信息的MIMO-OFDM系统自适应功率分配算法

在基于正交频分复用的多输入多输出（multiple-input-multiple-output-orthogonal frequency divided multiplexing,MIMO-OFDM）系统中,适当的功率分配方案能够显著提高系统吞吐量,但是其复杂度往往较高。研究MIMO-OFDM系统的自适应功率分配问题。以系统的和速率最大化为目标,根据延时的信道状态信息在所有空间子信道之间分配功率,同时满足各子信道的误码率约束与系统总功率约束。根据MIMO空间子信道的特点提出了一种复杂度很低的功率分配算法,并分析了算法复杂度。在IMT-2000信道中的仿真表明,提出算法的性能优于已有的次佳算法。     

低复杂度大规模MIMO系统上行功率分配算法

为了降低莱斯信道衰落下多小区大规模多输入多输出系统上行链路功率分配算法的复杂度,提出了基于小区近似和速率的低复杂度功率分配算法.首先,给出基站采用最大比合并接收时的小区和速率近似表达式及其上下界;然后,在小区发射总功率受限及保证用户服务质量需求的条件下,提出分别基于上、下界的2种功率分配算法.这2种算法仅利用大尺度衰落等长时信道信息,减少了信道估计开销及运行功率分配算法的次数,从而降低了系统实现复杂度.仿真结果表明,与等功率分配算法相比,所提算法在低信噪比下能够显著提升系统和速率;然而,信噪比越大,性能增益越小.因此,这种新的功率分配算法可以有效应用于低信噪比情况.     

空间复用MIMO系统的功率分配新算法

研究空间复用多输入多输出系统的功率分配问题,提出一种新的功率分配算法--残余功率再分配. 在满足服务质量要求的前提下充分利用星座图尺寸的离散性,将残余功率按照各子信道的不同优先级进行二次分配,并结合自适应调制编码技术改善低信噪比时的系统吞吐量. 仿真结果表明,在准静态平坦衰落信道下,与传统算法(如注水算法)相比,新算法能进一步改善系统的吞吐量,提高发射功率的使用效率,减少不可用子信道个数,且无附加复杂度.     

一种可用于莱斯衰落信道的信噪比估计算法

针对莱斯衰落信道条件下,常规非数据辅助信噪比估计算法复杂度高、适用调制类型单一等问题,提出了一种信噪比估计算法.在建立系统等效模型的基础上,推导出信噪比与接收信号期望和方差的关系表达式.由于在莱斯衰落信道下,该表达式无解析解,故提出用多项式拟合法得到一定范围内的信噪比近似解.仿真和对比分析实验表明,提出的信噪比估计算法不需要使用训练序列,不仅对低阶和高阶多种调制方式具有普适性,而且当信道莱斯因子K=10 d B且信噪比为5~25 d B时,归一化估计偏差均小于0.2,计算时间复杂度与M2M4算法相当,适合一般工程应用需要.     

低复杂度的MIMO-OFDM系统自适应调制方案

以最小化发射总功率为目标,提出了一种低复杂度的MIMO-OFDM无线通信系统的自适应调制方案.在发射端,基于已知信道状态信息,应用奇异值分解将空分复用信道转化为并行的子信道,并将表征信道增益的信道矩阵特征值用于子信道自适应调制优化设计中.针对MQAM调制,采用变步长的贪婪算法得到优化的子信道比特加载及功率分配方案.仿真结果表明,所提出的简化算法与一种近似最优的自适应调制算法性能接近,但复杂度降低了30%以上.     

Accurate channel estimation for MIMO-OFDM system by exploiting cyclic prefix

Multiple-input-multiple-output orthogonal frequency division multiplexing （MIMO-OFDM） systems promise to provide significant increase in system capacity for future wireless communication systems. The channel state information is required to achieve the high capacity of an MIMO-OFDM system. In this pa-per, an improved channel estimation scheme is proposed for MIMO-OFDM system by making full use of the training sequence and CP （cyclic prefix）. The method improves the performance of the channel esti-mator because of using the redundant information in CP. Also, the theoretical mean square error （MSE） bound of the improved estimator is derived. The effectivity of the algorithm is demonstrated by the simula-tion results of MIMO-OFDM systems with two transmit and two receive antennas. The MSE gain is en-hanced by about 1dB.     

流媒体无线Mesh网中基于机会路由的网络编码

采用机会路由下无线Mesh网络的链路吞吐量模型,利用确定性网络演算工具,得到无线Mesh网络节点数据积压的上界以及端到端数据流延迟和抖动的上界;设计满足流媒体服务质量的确定性网络编码(DNC),提出ETC作为确定机会路由中编码节点的指标,在节点数据积压未达到上界时,编码节点采用网络编码,提高网络的性能;提出ETP作为机会路由中选择候选节点的指标,主要考虑端到端的延迟和延迟抖动确定接收数据的候选集,然后,在侯选集中选择ETC最大的节点进行编码.仿真结果表明:吞吐量在增加的同时,端到端的延时和抖动值下降.     

一种支持时延约束的卫星认知网络功率控制算法

针对卫星通信网频谱资源利用率低下的问题,以信道有效容量最大化为优化目标,提出了一种支持时延约束的卫星Underlay认知无线网络功率控制与优化算法。首先根据网络拓扑结构建立了功率干扰模型,通过引入时域信道相关系数,推导了完全与非完全信道环境下基于时延约束的认知用户有效容量优化目标函数,并利用Lagrange方法求解得到不同场景下认知用户的最佳功率调整策略,简化了功率控制优化过程,最后通过实验仿真分析了影响认知用户信道有效容量的因素。结果表明,该算法能够根据业务时延约束条件和信道衰落特性变化动态调整认知用户的最佳发送功率,与等功率分配算法相比认知用户的信道有效容量得到了明显提高。     

双向中继系统的中断概率及功率分配策略

研究了Nakagami-m衰落信道下双向中继系统的中断性能,首先推导了中断概率的下界,并将通过Monte Carlo仿真得到的中断概率与此理论中断概率的下界进行了对比,结果表明仿真值非常接近于理论值;其次,考虑在系统总功率受限的情况下,以最小化系统的中断概率为优化准则,提出一种基于信噪比平衡的功率分配方法,此方法使得2目的节点能根据已知瞬时信道状态的变化自适应地调整发射功率,仿真结果表明基于该方案的中断性能明显优于基于等功率分配方案的中断性能.     

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。     

基于CDMA技术的Ad Hoc网络联合功率控制算法

提出了一种用于Ad Hoc CDMA网络的联合功率控制算法．对于一个接收终端,分配在同一时隙的各个发射终端的功率调整是基于通信链路的当前状态信息,其中包括各发射终端下一步使用的调整后的新发射功率值．即发射终端调整后的新发射功率值是基于共同的通信资源计算得出的．使得各移动终端能够共享通信网络链路资源．仿真结果表明,这一新的功率控制算法能有效地减小接收端信噪比动态范围,降低干扰信号强度,提高能量效率和系统性能．     

基于遗传算法的OFDM系统导频设计

针对OFDM系统中虚载波破坏等间隔等功率导频最优性的情况,采用遗传算法设计了OFDM系统的导频信号.在给定导频个数的情况下,首先推导了最小二乘准则下信道估计均方误差(MSE)的一个上界,然后将其作为遗传算法的适应度函数,对导频的位置和功率进行优化.该适应度函数可有效逼近信道估计的MSE,且无需矩阵求逆运算.仿真结果表明:给定导频功率,导频位置的选取对MSE的影响较大;给定导频位置,导频功率对MSE的影响则相对较小;采用所提出算法设计的导频信号优于等间隔等功率的导频信号.     

新型多用户MIMO-OFDM 跨层资源分配算法

为解决多用户MIMO-OFDM( Multiple Input Multiple Output-Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 下行链路系统中由于分层设计信息不完整造成的资源分配不合理的问题,提出了一种基于最低速率约束的跨层资源分配算法。该算法综合考虑不同用户服务质量要求、媒体接入控制层队列情况和物理层信道状态信息,在满足总功率限制和用户最低速率约束的条件下,以系统吞吐量最大化为目标,进行物理层子载波和功率的联合分配。仿真结果表明,该算法不仅能满足不同用户的服务质量要求,而且能达到较高的系统吞吐量。     

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.