透明中继解决方案 利用分组交换网络承载语音(二)

三、透明中继技术的商业驱动力 隐藏在IXC用户透明中继解决方案的背后的市场策略既有短期的商业驱动力,也有出于对长期驱动力的考虑。在短期驱动力方面(见第3节),IXC可以从联邦通信委员会(FCC,Federal Communication Committee)的“增强型业务提供商地位”中极大地受益,这使他们在使用基于数据包的业务时可以规避掉本地接入费用。即使联邦通信委员会最终将会改变这一规则,节省下来的费用都是非常巨大的,以致于为提供透明中继解决方案而付出的设备成本可以被很快地填平。     

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。     

协作认知无线电网络资源双拍卖算法研究

为提高无线频谱资源利用率,针对认知无线电网络次用户具体资源需求,提出了一个基于VickreyClarke-Groves(VCG)拍卖机制的两层双拍卖频谱资源分配算法TACC,在实现频谱高效分配的同时,保证了主、次用户以及中继节点的效益.首先给出主用户、中继节点以及次用户的效用函数;然后对主用户的频谱资源进行分配;TACC拍卖算法在第一层实现中继节点和次用户的虚拟拍卖,并在第二层拍卖实现中继节点竞争主用户的频谱资源,最后综合两层拍卖结果将主用户频谱通过中继节点分配给次用户.数值实验结果表明:主用户和中继节点的效益得到了保证,TACC算法在主用户效益上比随机算法平均提高3倍;当次用户数量少于80时,系统运行时间低于25s,随着主用户数量增加,算法运行时间呈指数型增长.     

非同分布Rayleigh衰落信道下认知中继网络中断概率精确解

研究了underlay频谱共享模式下认知中继网络的中断性能,推导出独立非同分布Rayleigh衰落信道下次用户中断概率精确解的闭合表达式。通过对具有不同分布参数的Rayleigh衰落信道下系统性能进行MonteCarlo仿真,验证了理论推导的正确性。仿真结果表明,次用户发射机与中继之间(S_T→S_R)的中继链路以及次用户发射机与主用户接收机之间(ST→PD)的干扰链路——这两种链路的信道状态是影响认知中继网络中断性能的主要因素。     

大规模天线全双工双向中继系统的干扰分析

针对全双工中继的残留回路干扰(RLI)和大规模多输入多输出(Massive MIMO)的导频污染问题,研究了一个多对用户的全双工双向中继系统,其中用户均为单天线,中继对信号进行最大比合并/最大比发射波束赋形,信道估计阶段使用长度为τ的导频序列,且τ=K.理论分析得出,当中继的收发天线数均趋于无穷大时,全双工中继的RLI和导频污染同时趋于零,并且用户对之间干扰和噪声均被消除.仿真结果证实了上述理论分析,并且随着中继天线数的增大,系统的频谱效率和能量效率将逐渐提高.进一步仿真表明,当中继的收发天线数大于160时,全双工双向中继系统的频谱效率优于半双工双向中继系统,继而优于全双工单向中继系统,并且优势随着天线数的增大更为显著.因此,大规模天线的全双工双向中继相较传统的中继系统具有更好的通信效率.     

基于卫星中继技术的无人机遥感网络体系关键技术研究与示范技术总结报告

该课题通过建立一套基于中继卫星平台的、面向全国各个地域、各种应用的无人机遥感网络系统,最终实现无人机信息资源共享,确保无人机在执行任务过程中将信息实时、安全、高效传输至各级指挥中心及相关用户,充分的利用无人机资源,对无人机进行统一调度,为无人机应用领域间信息资源共享提供有力保障。中继卫星链路还可以作为无人机的应急备份链路,提高无人机在应急情况下执行任务的能力,增强无人机系统的生存能力,提高使用效能。该课题重点研制无人机中继卫星Ka频段机载用户终端、中继卫星Ka频段地面用户终端,同时研制无人机遥感网运行管理中心、中继卫星无人机应用系统、无人机遥感影像数据处理系统,用以实现与中继卫星应用系统的链接,以及无人机数据的组网管理、资源规划、运行管理,构建一个全国无人机遥感网络试验系统。     

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%。     

面向无人机中继通信平台的混合网络编码算法

针对现有远距离中继通信系统吞吐率较低的问题,提出了一种面向无人机移动中继平台的混合网络编码算法。该算法综合考虑网络编码策略和空地信道状态,根据用户实时信噪比选择编码方式。根据循环往复式的无人机飞行轨迹和视距信道(LoS)条件,得出远距离用户与无人机中继平台间的信噪比和误码率;引入用户信噪比约束和无人机位置约束,根据无人机与用户间的信噪比和误码率求解出最优通信方式转换时刻;无人机中继平台在转换时刻前后分别采用三时隙网络编码方式和两时隙直传方式进行数据包的接收和发送,从而有效提高中继通信系统整体吞吐率。实验结果表明：当用户间距离为1 600 m、无人机飞行半径为600 m、飞行速度为10 m/s时,混合网络编码算法与传统三时隙移动中继通信算法相比可提升28.42%的系统总吞吐率,并降低17.8%的吞吐率平均变化率,体现出较高的通信效率和系统稳定性,具有良好的应用前景。     

基于中继卫星多址支持的卫星在轨健康管理模式

智能化卫星在健康管理方面提出了随遇接入中继卫星系统为其提供测控的要求,基于中继卫星S频段多址SMA全景波束支持,本文提出了一种中低轨卫星在轨健康管理的新概念和模式.新模式系统由中继卫星、用户终端和地面系统构成,分析给出了卫星在轨全时监视及随遇接入、卫星快速抢救、问题排查归零的健康管理工作流程,实现该模式运行的关键技术主要包括用户星在轨健康管理技术、基于中继卫星S频段多址的全景波束技术和空间网络接入技术。为后续中继卫星系统测控发展应用提供了一种新思路.      

基于非理想硬件的星地融合NOMA网络性能

主要研究非理想硬件和部分中继选择策略对非正交多址接入(Non-orthogonal Multiple Access,NOMA)星地融合多中继网络的影响.NOMA技术可以增加频谱的利用效率,可以同时将信号传给多个用户.另外,部分中继选择策略的应用可以有效地降低系统的中断概率,提高系统的性能.特别地,得到了基于非理想硬件和...     

中继直达联合影响下多用户AF协作网络的安全通信

针对多用户放大转发(Amplify-and-Forward,AF)协作网络,网络的窃听节点监听到目标传输信号,给系统的信息安全带来严重的隐患.尤其在直达链路存在的情况下,窃听节点可以通过直达与中继链路窃听信息.为了提升网络的安全性能,本文提出了一种最优中继和用户选择标准,选择最佳的中继与用户节点进行通信.为了分析系统的安全性能,本文给出了网络保密中断概率闭式表达式和高主窃比(Main-to-Eavesdropper Ratio,MER)下的渐进表达式.从渐进表达可以看出,系统的分集增益等于目标用户数,而与中继数和窃听用户数无关.仿真结果表明,所给出的闭式表达式与仿真结果相符,验证了研究的精确性.     

基于SWIPT的认知中继网络中断性能分析

针对基于无线携能通信(SWIPT)的认知中继网络,考虑具有直接通信链路的情况,从理论上推导了该网络在underlay频谱共享模式下次用户中断概率的解析表达式,并通过蒙特卡罗(Monte-Carlo)仿真,与基于SWIPT的两跳认知中继网络、传统认知中继网络的中断性能进行比较。仿真结果证明理论推导的正确性,还表明具有直接链路的SWIPT认知网络次用户的中断概率降低了1～2个数量级,网络可靠性得到有效提高。     

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QoS保证的协作OFDMA系统无线资源分配算法

现有基于中继协作的正交频分多址接入(orthogo-nal frequency division multiple access,OFDMA)系统的无线资源分配算法主要面向单一业务和用户需求。该文研究了基于服务质量(quality of service,QoS)保证和异质业务的协作OFDMA系统无线资源分配问题,建立了以最大化系统效用函数为目标的模型,联合了功率控制、载波分配和中继选择。对于具有指数阶复杂度的原混合整数规划问题,通过引入QoS价格因子,将其转化为一个凸优化问题,并且提出了一个基于双层对偶分解的资源分配算法。仿真结果表明:该方法能显著提高系统对异质业务的支持能力,并保证用户之间的公平性。     

大规模MIMO-NOMA双向中继认知系统物理层安全研究

针对基于中继辅助传输的认知无线电-非正交多址(CR-NOMA)系统中，频谱利用率低及安全性较差的缺点，提出将大规模多输入多输出(MIMO)技术应用到基于双向中继的CR-NOMA网络中，使两组认知非正交多址(NOMA)用户在双向中继的协助下交换信息.在不完全信道状态信息的约束下，推导出受发射功率、信道估计误差和天线数量影响的安全中断概率的闭合表达式.仿真结果表明，随着中继天线数量的增加，安全中断概率收敛到特定数值，同时可得到复杂度较低且安全性能最优天线数量.     

一种无线传感器网络与传统IP网络的集成新方案

无线传感器网络(WSN)能够实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息,并通过自组织无线通信网络以多跳中继方式将所感知信息传送到用户终端。目前实际的用户终端通常处在远离WSN的传统IP网络(如Internet)上,因此将WSN与传统IP网络融合是一个具有重要意义的课题。提出一种能够面对多种挑战的WSN与传统IP网络的集成方案,该方案采用用户代理、应用代理、注册代理、资源管理器架设WSN与传统IP网络之间的桥梁。通过对组件描述和查询操作流程分析可以看出本文提出的集成方案能灵活、可靠、低能耗地使传统IP网络中各种不同种类的应用能够尽可能快速地得到WSN的查询服务。     

基于LDPC编码的混合转发协作模型

为有效解决LDPC编码在中继协作系统应用中存在的问题,提出基于LDPC编码的混合转发协作模型(HF-LDPC).根据放大转发(AF)和译码转发(DF)特点,当信道不好时,中继采用译码放大转发模式;而当中继完全正确译码时,中继切换到译码转发模式.同时充分发挥LDPC码字内码元间固有的相关性,通过不同的用户发送码字的不同部分,采用LDPC和-积译码算法,方案可获得分集增益和编码增益.仿真结果表明:基于LDPC 编码的混合转发协作模型性能优于其他协作模型,具有较好性能.     

一种基于OFDMA中继系统的无线资源调度方案

在下一代蜂窝网络中,中继以其特有的优势被广泛地应用于无线通信系统。为了提高基于OFDMA的中继系统的吞吐量和无线资源利用率,文中提出了一种新型中继系统无线资源调度方案。在第二跳链路分配资源块时,该方案不仅考虑中继用户,同时也将直传用户考虑在内,在保证中继用户公平性的前提下,提高了直传用户的公平性。理论和仿真分析表明:与不使用中继的蜂窝系统和一些已有的传统中继系统资源调度方案相比,在保证一定用户公平性的前提下,该方案提高了系统的吞吐量和频谱效率。     

双向中继网络多对大规模MIMO系统安全性研究

在配备有大量天线的多对大规模多输入多输出(MIMO)系统中,研究了多个用户通过双向中继网络交换消息的安全问题.首先,推导出用户的安全容量表达式;然后,通过分析结果,讨论信道容量、天线数和用户对数之间的数学关系,得出系统安全容量的近似表达式.仿真结果表明:当中继的传输功率和用户发射功率远远大于噪声功率时,安全容量与天线数量成正比,与干扰用户对数成反比.     

OFDMA中继网络中联合队列和信道信息的资源分配策略

针对基于正交频分多址接入(OFDMA)的多中继、多用户的中继网络,研究了联合队列和信道信息的资源分配问题,目标是最大化下行系统吞吐量,同时保证用户队列的稳定.首先将子载波配对、载波对分配和功率分配问题建模为一个联合优化问题,之后通过对变量进行连续性放松,采用拉格朗日对偶方法进行求解,并利用Karush-Kuhn-Tucker(KKT)条件及匈牙利方法获得优化问题的近似最优解.性能分析与仿真结果表明,与仅利用信道信息的算法相比,所提的联合队列和信道信息的资源分配算法能够有效地提高系统吞吐量并降低用户数据包平均等待时延.