一种基于自适应遗传算法的星地协作系统中继选择策略

针对星地协作系统的多中继选择问题,提出一种基于自适应遗传算法的中继选择策略。与现有的选择一个中继节点的选择算法不同,该策略建立了为源节点选择一个或多个中继节点模型,以最大化目的端接收信噪比为优化目标。对陆地卫星移动通信系统进行分析,在源节点(卫星)到目的节点(地面终端)间采用解码前传模式,并在目的节点处进行等增益合并。仿真结果表明,同基于最大接收信噪比的中继选择策略相比,该策略下系统在目的端接收信噪比约提升8dB且具有更高的能效;与穷举搜索策略相比在保证信噪比性能的同时能带来约75%的时效提升。     

无线传感器网络中双层受限中继节点放置算法研究

针对在三维空间中,对于中继节点(RN)的位置受限并且是双层拓扑的情况,提出了一种基于混合整数线性规划的中继节点放置算法,该算法首先考虑三维空间中继节点放置的物理层模型,然后基于混合整数线性规划(MIPS)给出最优能效的分簇,使得每个传感器节点与相应簇头之间的传输距离最小.仿真结果表明:与只考虑最小化簇内距离的中继节点放置算法相比,本算法在降低重传率和延长网络生命周期方面都有较大的改善.     

非对称全双工双向中继系统能效研究

研究了频率非选择性瑞利衰落信道中,具有不对称业务特性的全双工双向中继系统能效问题,其中两个源节点在不同信息发送速率情况下,借助全双工中继节点进行消息的互通。基于解码转发中继策略,在瑞利衰落信道环境下,将能效优化问题转化为一个递进式两阶段优化子问题:首先固定传输时间,优化各个传输节点的发射功率;再对传输时间进行优化,从而给出能效优化问题的闭式解。基于此解,提出一种最小化系统总发射功率的节点功率控制和传输时间分配的联合实现算法,并通过数值仿真实验验证了所提算法的有效性。仿真结果表明:在源节点具有不对称业务情况下,所提算法具有能效性能优势,并随着业务不对称度的提高,能效性能优势越加显著,在强不对称业务情形下,比“仅发射功率控制”算法可节约60 dB总发射功率。     

蜂窝网络中能效最大的最优中继位置研究

在新一代蜂窝网络中,固定中继能够有效提高网络性能。在单小区内考虑上行传输,研究以能效最大化为目标的最优中继位置问题。定义了上行传输能效（uplink energy efficiency,uEE）,并分别推导出用户均匀分布下,无中继网络和中继网络的uEE解析表达式。通过分析和仿真,研究中继位置对uEE的影响。结果表明,可以通过优化中继位置获得最大uEE。评估了不同参数,如小区半径、中继数目和用户占用的资源比例对最优中继位置以及最大uEE的影响。     

星地认知网络能效谱效联合博弈功率控制算法

在Underlay模式下,卫星网络覆盖范围大会导致用户频率冲突干扰,针对该问题以及星地网络中移动用户的能量有限的情况,综合考虑卫星用户中地面站和移动用户的差异,构建了基于能效谱效联合博弈的星地认知网络多用户功率控制模型,并在该博弈模型基础上提出了一种能效谱效联合博弈算法(COAES),定义了能效和谱效因子,通过对不同用户的能效和谱效优化需求进行博弈,并证明每个用户均能达到最优状态即纳什均衡状态。仿真结果表明:COAES算法能满足不同用户的谱效和能效需求,并且联合因子相比NETMA算法和PRA算法分别提升了50%和35%。     

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。     

采用随机酉矩阵调制的协作分集传输算法

针对分布式空时编码的最大比合并算法(MRC-DSTC)中处理矩阵存在零矩阵的问题,提出了采用随机酉矩阵调制的协作分集传输算法(RU-CD)。在中继节点,该算法首先利用随机生成的酉矩阵对中继节点各个天线上的接收信号进行处理,并通过正交扩频码序列将多个时隙的信号线性合并,随后再通过共轭处理使得中继发送的信号仅占用2个时隙传输;在目的节点,该算法可以利用复信号特性进行解码,实现发送信号实部和虚部的独立解码,因而降低了解码复杂度。仿真结果表明,在系统具有单中继节点以及2个中继节点的条件下,RU-CD算法分别比MRC-DSTC算法的误比特率降低了3dB和5dB左右。     

基于Sarsa学习的基站休眠策略研究

在异构Macro-femto蜂窝网络中,随着日益增长的用户数量使得基站能耗问题变得更加严峻,提升整个移动系统能效的有效方式就是进行基站休眠。根据无模型理论提出一种基于Sarsa学习的动态基站休眠算法,算法通过基站学习环境中的用户流量,制定合理的休眠机制。仿真结果表明,提出的基于Sarsa学习的基站休眠算法能够有效提升系统能效     

基于最大完全子图与最小树形图的无线定向网络广播算法

现有关于无线定向网络广播的研究主要集中于如何选择中继节点或计算转发概率以提升分组递交率,减少广播冗余,但未对中继节点选择及波束指向计算开展联合设计,导致源节点及中继节点在广播过程中存在冗余指向,增加了消息转发次数。为提升无线定向网络广播效率,提出一种基于最大完全子图与最小树形图的无线定向网络广播算法(maximum complete subgraph and minimum arborescence based directional broadcasting algorithm, MCSMA)。算法首先利用最大完全子图理论计算源节点或中继节点波束指向,使单个波束指向覆盖的邻居节点数量最多,然后利用最小树形图理论选择中继节点,使中继节点使用少量波束覆盖全网所有节点,降低广播过程中的消息转发次数。仿真表明,所提算法可有效减少广播过程中源节点和中继节点的波束指向次数,提升定向广播效率。     

基于SWIPT的双向中继CR-NOMA系统研究

针对现有研究中CR-NOMA(认知无线电非正交多址接入)系统均配置单向中继,频谱利用率和能源利用率低的缺点,提出在CR-NOMA系统中通过双向中继辅助用户传输,并且中继采用无线信息和能量同时传输的方式.推导出在用户服务质量和最小能量捕获等约束条件下的次用户传输能效,将目标函数转化为单目标问题分别求解;利用交替迭代算法,对中继发射功率和功率分配因子等单目标最优解进行联合优化,以最大化次用户系统传输能效.仿真结果表明:与传统单向中继系统相比,所提方案在提高频谱利用率的同时,次用户传输能效也提高了45%.     

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。     

基于LDPC-OFDM系统的短波多基地接收协作算法

基于LDPC-OFDM系统设计了适用于短波信道的多基地接收协作算法,该算法提出了基于概率测度的信息合并的LDPC协同译码策略。系统模型中的中心台,利用其接收的来自中继台的多路信号来修正其接收到信息的初始化消息,将协作通信技术和LDPC的迭代译码有机地结合,从而有效地实现分集增益和编码增益。仿真表明,多基地接收方案相对于直接传输策略具有显著的性能提高,在误码率达到10_-3时,DF转发策略的译码性能相对于AF的译码性能约有0.7dB的编码增益。     

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。     

基于功率加权的延长网络寿命的机会中继策略

针对采用解码-转发协议的无线协作中继网络,提出了一种基于功率加权的机会中继策略,即根据每个节点的剩余能量设定其功率的权重因子,每个源节点根据加权能量消耗最小准则选择最优的协作中继,并通过单纯型法得到源节点和中继节点之间的最优功率分配,以提高能量利用率和平衡网络中每个节点的能量消耗.仿真结果表明,与其它策略相比,文中策略可以有效延长整个协作中继网络的寿命.     

Loading-Balance Relay-Selective Strategy Based on Stochastic Dynamic Program

A Relay-Assisted(RA) network with relay selection is considered as a type of effective technology to improve the spectrum and energy efficiency of a cellular network. However, loading balance of the assisted relay node becomes an inevitable bottleneck in RA network development because users do not follow uniform distribution. Furthermore, the time-varying channel condition of wireless communication is also a major challenge for the RA network with relay selection. To solve these problems and improve the practicability of the RA network, a Loading Balance-Relay Selective(LBRS) strategy is proposed for the RA network in this paper. The proposed LBRS strategy formulates the relay selection of the RA network under imperfect channel state information assumption as a Multistage Decision(MD) problem. An optimal algorithm is also investigated to solve the proposed MD problem based on stochastic dynamic program. Numerical results show that the performance of the LBRS strategy is better than that of traditional greedy algorithm and the former is effective as an exhaustive search-based method.     

Balanced energy-efficient relay selection scheme in wireless mobile relay networks

In order to resolve the relay selection problem in wireless mobile relay networks (WMRNs), a novel balanced energy-efficient mobile relay selection scheme is proposed in this paper.Compared with traditional counter-based algorithm, distance and energy consumption are considered from network respect to provide a better network lifetime performance in the proposed scheme.Also, it performs well when nodes move freely at high speed.A random assessment delay (RAD) mechanism is added to avoid collisions and improve transmission efficiency.Simulation results reveal that, the proposed scheme has advantages in prolonging network lifetime, balancing energy consumption and reducing the total energy consumption compared with existing counter-based scheme.     

基于剩余能量的多源无线协作网络中继选择策略设计

在多源多中继协作无线传感网中,单纯基于链路质量的中继选择策略往往会使最佳中继的能量被快速消耗完,造成节点能量消耗的不公平和整个网络寿命的减少。因此,提出了一种基于剩余能量的中继选择策略,重新定义了一个理论有效转发信息包数与中继剩余能量的内积,并以最大化该内积数值作为中继最优的选择标准。仿真结果表明提出的策略能有效平衡网络中各中继节点的剩余能量,以损失平均吞吐量10%左右为代价,换来网络总吞吐量的提升和平均网络寿命延长一倍左右。     

一种中继辅助下SISO系统的干扰对齐算法

通过研究含中继的单输入单输出（single input single output,SISO）对称无线干扰网络,分析了在SISO对称网络中进行干扰对齐（interference alignment,IA）时使用中继的必要性。综合考虑所有用户的最大弦距离给出了优化的分布式干扰对齐算法。基于此优化算法并使用中继,只需要进行2个时隙的信道扩展就可对SISO干扰网络实现干扰对齐,使每个用户对达到1/2的自由度。仿真结果表明,在增加中继并应用优化算法后,系统的容量、能量效率都有了显著的改善。     

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。