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.     

基于极化分集的DF机会中继协作通信系统性能分析

提出对机会中继协作通信系统节点配置极化天线,实现节点到节点无线信号的极化分集,达到通过改善通信链路质量来提升DF机会中继协作通信系统整体性能的目的。由于电磁波信号在传播过程中经过地表及障碍物多次反射、折射、散射以及极化偏转,协作节点和目的节点配置的极化天线接收到的两路极化分集信号具有一定相关性和功率不平衡特性。研究了极化分集信号存在相关性和功率不平衡特性对机会中继协作通信系统性能的影响。结果表明,即使两路极化分集信号具有一定的相关性和功率不平衡特性,DF机会中继协作系统在相同信噪比和相同的信道衰落环境下,性能指标也优于未采用极化分集技术的DF机会中继协作通信系统。     

多跳分集系统优化功率分配方案

针对协同通信中广泛使用的等功率分配(EPA)方案性能往往不是最优问题,采用理论推导和仿真的方法找出了最优功率分配方案.推导了在高信噪比条件下解码转发(DF)多跳分集网络的中断概率近似表达式和分集度,选取此表达式为代价函数,提出一种适合于DF多跳分集系统的近似最优功率分配方案.仿真结果验证了理论分析的正确性,在DF多跳分集系统中采取此近似最优功率分配方案(AOPA)要优于等功率分配(EPA)方案.与等功率分配(EPA)方案相比,此近似最优功率分配方案(AOPA)能更有效地提高系统的性能.     

基于OFDM调制方式下的协作分集方式性能仿真

协作分集在无线通信中应用极其广泛,正交频分复用技术(OFDM)鉴于自身优势,在系统的频谱利用率、功率利用率、系统复杂性等方面具有很强的竞争力.首先介绍了协作分集中的两种协作方式与OFDM系统框架,对比分析了解码转发与放大转发在实现各自转发上所具有的优缺点;对比分析了CRC编码OFDM系统与卷积码编码OFDM系统仿真性能,决定采用卷积码实现OFDM协作分集中解码转发法(decode and forward,DAF)的编解码,并对OFDM协作分集的两种协作方式进行了系统仿真.仿真结果表明,加入协作分集的OFDM系统,获得了显著的分集增益,系统性能得到提高.     

基于网络编码的协作分集技术研究

协作分集技术允许多个单天线的移动终端共享彼此的天线,形成了虚拟的多发射天线以得到分集增益,克服无线信道衰落。网络鳊码则能提高系统资源利用率和网络吞吐量,因此基于网络编码的协作分集则能同时获得分集增益和网络蝙码增益,受到越来越多关注。本文对现有的基于网络鳊码的协作技术进行概括分析,并提出自己的看法,探讨进一步研究的方向。     

节点接收数目受限的多跳分集方法

在无线网络中,多跳分集可实现协作分集以提高通信性能。然而在实际无线网络中,多跳分集中存在节点接收数目受限的情况。该文首先考虑在N跳的多跳分集中的各节点只接收其前m跳数据(mN)的情况,并称之为M(N,m),之后进一步限制M(N,m)的中间节点接收数目为至多p或p+1(pm),并称之为M(N,m,p)。分析比较了M(N,m)和M(N,m,p)在高信噪比的中断概率。理论和仿真结果表明,与M(N,m)方法相比,尽管M(N,m,p)的中间节点接收数目进一步受限,但在某些情况下,M(N,m,p)仍能接近M(N,m)的性能。     

全分集协作系统C-HARQ方案的设计及性能

为了进一步提高全分集协作(FDC)系统的可靠性和有效性,提出了两种协作混合自动请求重传(C-HARQ)方案.定长帧协作混合重传(FFC-HARQ)方案在不改变全分集协作系统原有帧结构的基础上,使用一定的检错重传策略提高系统吞吐量;变长帧协作混合重传(VFC-HARQ)方案则改变原有帧结构,进一步提高系统吞吐量.利用马尔...     

基于定向天线和机会中继的DF协作通信系统性能分析

定向天线(directional antenna,DA)的电磁波波束具有较小的成型角度,仅能覆盖某一方向上的通信节点,相比全向天线(omni-directional antenna, ODA),具有方向性好、功率增益大、传输距离远以及满足军事通信射频隐身等优点。协作通信技术通过节点间的相互辅助,对抗信道衰落,实现协作分集。为了实现有限节点间如车间、船间且需要采用定向天线的可靠通信,提出了将定向天线和采用解码转发型最佳中继选择的机会中继协作策略(opportunistic relaying,OR)相结合的解决方案,在此基础上推导出相应的通信系统中断概率理论公式,并对中断概率和信噪比、中继节点数、天线增益以及信道衰落系数之间的关系进行了数值仿真分析,以及和全向天线系统进行了比较分析。理论分析和仿真结果表明：在有限节点间定向通信中,采用定向天线的协作通信系统性能与各节点定向天线增益、信道质量和功率分配方式密切相关,适合在小信噪比及深衰落信道环境下采用。最后,进一步分析得出最优功率分配(Optimal power allocation, OPA)比平均功率分配(average power allocation,APA)性能更优。     

分布式空时码协作分集系统的性能分析

提出了一种基于分布式空时码的非正交协作分集(DSTC-NOCD)系统.利用译码转发(DF)中继信道模型,推导了BPSK星座调制下系统误码率的理论值,并分析了协作用户上行信道和用户间信道质量对系统性能的影响.仿真结果表明:与直接传输系统相比,DSTC-NOCD系统能获得显著的性能增益,在用户间信道高信噪比条件下能获得完全分集增益;且在可接受的性能损失条件下能够获得比OCD系统更高的频谱效率.     

单窃听双跳协作网络的中继选择方案及其性能分析

研究了安全通信意义下,单向译码转发（decode-and-forward,DF）协作无线网络的中继选择问题。针对窃听者既能获得信源发出的信号,又能窃取中继节点转发数据的通信系统,提出了3种中继选择方案来对抗窃听者,增强系统物理层安全性。其中,方案一选择到窃听者信噪比（signal-to-noise ratio,SNR）最小的中继节点;方案二为最大最小（max-min）选择方案,即选择信源到中继节点和中继节点到信宿的较差信噪比中最大值所对应的中继节点;方案三根据窃听信道和主信道的瞬时信道状态信息（channel state information,CSI）选择使得窃听网络有最大保密容量的中继节点。在对各方案的性能分析过程中,得到了各中继选择方案拦截概率的闭式表示,进一步对拦截概率作渐近分析,获得了各中继选择方案的分集阶数。具体地,方案一的分集阶数为1,另外2个中继选择方案的分集阶数均为中继节点个数M。数值结果验证了理论分析得到的结论。     

混合RF/ FSO 中继系统中断性能研究

为准确评价混合射频/ 自由空间光通信(RF/ FSO: Radio鄄Frequency/ Free Space Optics) 中继系统性能,利用Meijer's G 函数推导得到混合RF/ FSO 中继系统端到端中断概率闭合解析表达式。该混合RF/ FSO 中继系统采用放大转发中继、RF(Radio Frequency)双天线发射技术。RF 信道衰落服从Rayleigh 分布, FSO(Free Space Optics)信道衰落服从M 分布。蒙特卡洛仿真验证了推导结果的准确性。     

基于随机几何理论的多层异构网络的中断概率分析

针对包括由宏基站(MBS)、微微蜂窝基站(PBS)和毫微微蜂窝基站(FBS)覆盖服务的三层异构蜂窝网络进行研究,通过仿真实验分析了影响用户通信中断概率的因素.结果表明:PBS和FBS的发射功率选取适当值时,可以有效地降低中断概率.当第一层网络的信干比(SIR)门限值在0~12 d B范围内变化,第二层网络的SIR门限值小于第三层网络时,可以有效降低中断概率,最高可以降低10%.     

多跳协作分集无线网络传输性能研究

针对源端到目的端距离较远的场景对多跳解码转发无线网络进行研究,推导出高信噪比条件下的中断概率近似表达式,并提出一种通过功率优化来最小化无线网络中断概率的解决方案﹒仿真实验的结果表明,在多跳分集无线网络中采取功率优化方案致使网络的中断性能明显优于等功率分配方案﹒     

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。     

锐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的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.     

Nakagami-m衰落信道下机会中继系统的性能

针对多中继侦听单节点译码转发的机会中继系统,分析了其在统计独立不同分布的Nakagami-m衰落信道下的理论性能.基于接收端信噪比的矩生成函数的闭合表达式,推导了任意中继数目下系统中断概率和误符号率的闭式解,并通过仿真验证了其正确性.该闭式解可用于评估机会中继系统在Nakagami-m衰落信道下的性能,为实际工程应用提供理论参考.     

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。     

天线选择MIMO放大转发中继系统的中断概率分析

结合天线选择与波束形成,分析了双跳放大转发MIMO中继系统在Rayleigh衰落信道中的中断概率．在源节点任意数目发射天线、目的节点任意数目接收天线的情形下,通过使用互补累计分布函数和贝塞尔函数,得到端到端中断概率的封闭表达式．采用Maclaurin级数展开的方法,获得一个很紧的中断概率渐进近似,从中可以得到系统分集阶数．理论结果表明。天线数目较少的链路决定了系统的分集增益．给出MonteCarlo仿真结果,与文中给出的解析结果完全吻合．