两跳中继OFDMA蜂窝系统的上行链路覆盖分析

为了增加传统OFDMA蜂窝系统的上行链路覆盖,采用了两跳中继方式.在两跳中继蜂窝系统模型的基础上,将概率理论应用于基于译码转发中继的OFDMA系统中.通过数值计算,获得两跳中继OFDMA蜂窝系统的上行链路覆盖闭合表达式,并提出了有效覆盖半径的概念.假设用户在小区范围内服从均匀分布,从两跳中继系统的上行链路出发,分别对单小区和多小区情况下的覆盖性能进行理论分析,得到了系统覆盖优化模型,然后采用迭代算法对中继站部署的最优位置进行求解.最后实验结果表明,在多小区情况下,两跳中继蜂窝系统所获得的有效覆盖半径要明显小于单小区情况.此外,通过选取合适的参数,整个系统可以获得最大的有效覆盖半径.     

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%.     

WPCN中下行链路能力扩展模型与最大化用户最小速率方法

针对无线供电通信网络的下行阶段缺乏信息传输功能等问题,提出一种基于无线携能通信技术的具有下行链路信息传输能力的网络模型。该模型将一个传输单位分为上、下行两个阶段,在上行阶段,用户发送射频信号进行信息传输,各小区基站完成信息解码任务;在下行阶段,基站通过波束成形技术和多载波技术向用户发送射频信号,各用户通过时分切换或功率分流方式完成信息解码与能量捕获。基于该模型,提出一种最大化最小速率的方法,通过最大化最小用户上行信息传输速率求解各小区内各用户的最优上行发送功率,通过最大化最小用户下行信息传输速率求解各个小区内的基站的最优下行波束成形矢量,实现网络中各用户相对公平的性能最优。仿真结果表明,本文方法提高了用户的最小传输速率。     

基于中继协作的无线体域网能效性能分析

从考察中继协作技术对无线体域网能效性能影响出发,比较分析了典型的无线体域网用户间直接传输、单中继协作、多中继协作3种传输方式下的中断概率,以及基于中断概率约束的最小功率消耗问题.进一步分析启动和接收功率消耗、服务质量、中继位置等主要参数对系统能效的影响,从而实现无线体域网中不同用户按具体业务需求选择合适传输方式.     

两跳中继TDD-CDMA蜂窝网络容量分析

为了增加传统TDD-CDMA蜂窝网络的上行链路容量,采用了两跳中继方式.在两跳中继蜂窝网络模型的基础上,提出了2种时隙调度方法:时隙同步调度与时隙反转调度.分析这2种方法下中继站和基站的小区内和小区间干扰情况,分别得到其在目标小区中的总干扰功率.通过数值计算,获得两跳中继TDD-CDMA蜂窝网络的上行链路容量闭合表达式,并讨论了2种调度方法对系统性能所产生的影响.实验结果表明,采用时隙同步调度方法时,目标小区内部区域可容纳更多用户;采用时隙反转调度方法时,目标小区外部区域可容纳更多用户.因此,时隙同步调度方法适用于小区内部区域负载较高、外部区域负载较低时的情况,而时隙反转调度方法则适用于小区内部区域负载较低、外部区域负载较高时的情况.     

H2H与M2M共存场景下无人机辅助上行用户调度方案

针对人类用户和物联网用户共存时利用无人机作为中继节点采集物联网设备数据的场景,提出了一种基于累积分布函数的上行用户调度方案。方案在以最大化全网节点能效为优化目标的上行联合用户关联和用户资源分配问题建模过程中,考虑多用户分集以及网络负载均衡;为了求解该问题,方案利用用户吞吐量独立同分布的特点,通过松弛整数变量,结合增广拉格朗日法和标准的次梯度法,将难解的非凸问题转化为凸函数,再利用交替方向乘子法对凸问题进行分解并交替迭代优化,最终实现系统能效最大化并得到最优调度方案。仿真结果表明,该方案在全网效能和负载均衡方面优于现有方案。     

基于机会调度的上行认知中继蜂窝网络中断性能研究

对基于机会调度的上行两跳认知放大中继蜂窝网络的中断性能进行研究,导出了该系统的中断概率封闭表达式和高信噪比下的中断概率近似表达式。该系统中有多个源节点,研究表明,通过选择最优的次用户进行信息传输,系统中断性能可得到改善。仿真验证了理论推导的正确性。     

中继技术在LTE-A系统的研究

对TD LTE-A系统中的中继技术进行分析,能够对用户所在小区之间的相互干扰得以发挥作用。该文所研究的中继技术主要分两方面进行分析,一个是中继规划;另一个则是中继链路反馈。所谓中继规划则是经过科学配置中继数目以及中继在小区中所分布的位置,能够使信号进一步得到扩展和覆盖;而中继链路则是以下行链路传输链路预估以及链路反馈下能够得以平衡吞吐量和反馈开销,以此为最佳信道状态得以进行反馈传输。     

基于解码转发的认知无线电机会功率控制算法

频谱感知是认知无线电网络正常工作的基础,而功率控制问题的解决是认知网络和主用户网络正常运行的保证。文中研究协作认知无线电通信,在保证授权用户服务质量和认知用户最大功率受限条件下,将高信噪比时的解码转发(decode-and-forward,DF)和基于频谱感知结果的机会功率控制算法结合,提出新的机会DF功率算法。通过基于对主用户感知结果的最优中继选择策略,在保证主用户正常通信不受影响的前提下,最大程度提高次用户信道信噪比,提高认知网络容量,并且认知系统能够获得空间满分集度。理论和仿真结果同时表明,基于主用户出现概率的最优中继选择最大程度的消除了次用户对主用户的干扰,提高了认知系统容量。     

认知解码转发中继网络的安全性能分析

在认知中继安全通信网络中,研究了自适应解码转发中继节点采用机会式传输策略的物理层安全性能。在满足主用户对干扰功率限制的条件下,推导了在瑞利信道下的安全中断概率的闭合表达式,并进一步推导了安全中断概率性能的渐近表达式,从而可以直观地对系统性能进行分析。仿真结果验证了理论分析的正确性,并揭示了在认知中继网络中各系统参数对机会式传输方案的安全性能的影响。结果表明,可以通过增大主用户的最大干扰功率容限和增加次级中继节点个数来提升系统安全性能。     

认知多中继网络中基于最佳功率分配的中断性能

研究了认知多中继网络的功率分配方案,提出了简单的最优功率分配(OPA)方法,并给出最优解.仿真了不同的认知中继位置对认知系统中断性能的影响,并联合考虑频谱感知和认知多中继协作传输两个过程.仿真结果表明,文中提出的最佳功率分配方案的中断性能优于等功率分配(EPA)方案,且存在最佳的感知时间使认知多中继网络的中断性能最优.     

基于最小化系统功率的多小区蜂窝中继波束成形研究

为了减少小区间干扰给用户通信带来的不利影响,研究了多小区通信系统协作传输技术.提出了一种联合优化多小区基站和中继波束成形权重的迭代优化策略,在用户信干噪比限制下达到了最小化系统总功率的目标.利用半正定放松技术把上述优化问题转化为半正定规划问题,从而通过内点法得到最优解.仿真结果表明,提出的多小区基站和中继波束成形权重的迭代优化策略只需要有限的几次迭代就可达到最优的性能,并给出了在性能与基站天线和中继数目之间的折中,从而利用最少的系统资源,达到降低相邻小区用户干扰,保证用户的正常通信质量的目标.     

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.     

基于射频能量收集的异构网络资源分配策略

针对异构网络中微微基站出现过多用户的情况,研究最大化上行总吞吐量的资源分配问题。通过部署一个具有能量收集功能的中继节点,将微微基站部分用户转移到相邻的空闲微微基站。中继节点具有能量收集功能,可以从专用射频源和环境射频源收集能量。将资源分配问题建模为最优化问题,以最大化微微基站用户的上行总吞吐量为目标,同时满足用户最小数据速率、中继节点能量消耗和发射功率的约束条件。通过引入增广拉格朗日乘子法,获得最优解。仿真结果表明,与传统的将部分微微基站用户转移到宏基站的方法相比,提出的方法具有较大的吞吐量提升。此外,与同样采用中继节点进行辅助通信的等功率方法相比,提出的方法在吞吐量方面有一定程度的增加。     

多小区终端直通异构网络中利用图论的资源分配方案

针对在终端直通(device-to-device,D2D)用户与蜂窝用户共存的上行多小区系统中存在严重的小区内以及小区间干扰问题,提出了一种基于干扰图和最佳二分图匹配的多小区资源分配方案,以获得网络容量提升。该方案根据上行链路的传输特性获得D2D用户与蜂窝用户之间带权值的无向干扰图,根据干扰图将互干扰较大的用户分到不同的用户簇中,不同的用户簇占用不同的子载波,并利用匈牙利算法对资源块进行分配。仿真结果表明,所提出的方案以较低复杂度接近遍历最优算法,并且与部分频率复用方案比较,所提方案的系统容量提升了19.78%。     

基于能效和时延的多跳中继通信系统功率控制算法

在多跳中继通信系统中,以能效为优化对象的功率控制算法可以保证功率的有效性,但可能无法满足多跳通信传输时延的要求.为此,文中分析了中继节点发射功率对系统能效和传输时延的影响,提出以能效和传输时延为优化对象的多目标优化功率控制算法.以多跳通信系统节点的发射功率为变量,导出了中继通信系统的能效和传输时延表达式.在此基础上构建...     

SCMA系统中基于能效的码本和功率分配机制

在倡导绿色通信的未来,如何提高能效、降低功耗将成为非常重要的问题.针对基于稀疏码多址接入技术的单小区多用户上行蜂窝移动通信系统,在保障用户服务质量(quality of service,QoS)需求的前提下,以最大化系统上行能效为目标,提出了一种资源分配机制,主要包括码本和功率的分配.为了降低基站的负荷,减小网络信令开...     

全双工非正交多址接入系统的功率控制

研究了采用全双工基站同时为多个半双工下行用户和上行用户提供服务的单载波非正交多址(single-carrier non-orthogonal multiple access, SC-NOMA)系统的资源分配算法设计。考虑了基于能效的单载波NOMA系统上行链路和下行链路的资源分配问题,在保证用户服务质量和功率约束的同时最大化全双工单载波非正交多址接入(Full-duplex single-carrier orthogonal multiple access, FD SC-NOMA)系统的能效。由于目标函数是非凸问题,将原问题转换成非线性分式规划问题,通过采用拉格朗日乘子法得到最优传输功率的闭式解,利用次梯度算法求得最优传输功率。仿真结果表明,与传统的半双工单载波非正交多址接入(half-duplex single-carrier orthogonal multiple access, HD SC-OMA)系统相比,FD SC-NOMA系统能够实现更优的能效。     

一种基于黄金分割的NOMA-SWIPT协作中继网络能效优化算法研究

为提升网络能效性能,本文构建了NOMA-SWIPT协作中继网络模型,并采用了一种基于黄金分割(Golden Section, GS)的DinkelBach迭代算法来解决能效优化问题。仿真结果表明,GS-DinkelBach算法在获得精准的能效增益的同时,具有更低的计算复杂度;与传统直连网络模型和中继转发网络模型相比,本文建立的网络模型的最优能效值分别提升了1.07 dB和2.17 dB。     

一种多中继协同网络吞吐量优化算法

考察了接收节点通过累积信息量完成解码的单源单宿多中继无线网络,提出了一种基于动态前向解码协议的中继节点选择及传输算法.首先,给出了在给定整个网络所需传输信息量的条件下最小化信息传输时间的数学模型,并证明了其是一个完全多项式非确定性问题,进而提出了一种分布式贪婪中继节点选择算法.该算法综合考虑了被选择节点的上行和下行链路的信道增益,不仅保证了被选中节点能够容易地解码信源信息,而且使得网络终端接收到较多的有效解码信息.仿真结果表明,该算法接近集中式最优中继节点选择机制的性能,并且其分布式实现减少了系统开销.