ARQ反馈中继协作水声通信系统资源分配方案

为了改善信道环境下复杂的水声通信系统性能,更好地实现资源的合理分配,采用跨层设计的思想,提出了一种基于ARQ反馈中继协作水声通信下行链路的资源分配方案.该方案利用目标端的反馈信息ACK/NAK(正确译码/错误译码),在给定目标的误包率、无法获取信源端信道的状态信息、相对复杂的水下环境以及中继会放大转发前路噪声的情况下,可以实现目标用户的调度和速率的分配.仿真结果显示,与传统的方案相比,利用所提出的方案,可以在相对复杂度较小的基础上实现较低的误比特率,达到接近信道状态已知时的性能.     

基于人工噪声和SWIET的安全双向中继通信

针对基于解码转发的对称双向中继网络的安全传输问题,提出一种基于人工噪声干扰和信息、能量同时传输技术(SWIET)的物理层安全传输策略.系统采用两时隙传输方案,能量收集节点利用第一时隙收集的能量发射人工噪声干扰,而用户节点和中继分别通过功率分配技术将目的节点先验已知的人工噪声干扰添加到有用信息中,以降低窃听信道的传输质量.建立双向中继网络窃听信道下联合能量收集和无能量收集节点的两种数学模型,推导基于人工噪声干扰的系统保密容量的数学表达式,分别求解两种模型的最大化系统保密容量下最优功率分配因子,并分析了SWIET技术对系统保密容量的增益.仿真结果表明:对应于不同的窃听节点位置,所提出的联合SWIET技术的方案能使双向中继网络保密性能改善3%~90%,且能量收集节点越靠近窃听节点,系统性能越好.     

双向中继对秩亏MIMO信道容量影响的分析

针对多输入多输出(MIMO)信道矩阵严重的秩亏问题,使用基于放大转发协议的协同双向中继,形成富散射环境,从而有效提高信道矩阵的秩.由于在两个节点之间双向同时传输数据,提高了频谱利用率.理论分析和仿真表明,与不使用中继辅助的MIMO信道相比,所提出方案在视距环境中能够有效提高秩亏MIMO信道的容量;同时,由于使用双向中继,利用自干扰消除的检测方法,使得其所需的时隙仅为传统放大转发中继的一半.信道增益矩阵的选取在传统放大转发协议的基础上增加了门限约束,进一步提高信道容量.     

双向中继系统的最优功率分配策略研究

现阶段,人们对资源利用率的高低越来越关注,其中如何合理与高效的进行功率分配,从而降低通信链路的传输干扰,改善系统性能成为主要研究方向.在理想信道环境下,分析了放大转发策略(AF)的两时隙多址接入广播(MABC)系统模型,研究了单中继双向协作场景下通信链路各个节点的功率资源配置问题.提出了一种利用拉格朗日方法来优化配置各...     

基于正交空间调制的多天线中继MIMO系统性能研究

为了在传统空间调制的基础上进一步提高无线中继MIMO通信系统的传输可靠性,本文设计了基于正交空间调制的多天线中继MIMO通信系统的传输方案,并对所设计的中继MIMO系统采用放大转发和译码转发两种中继传输协议.在系统的每个传输时隙,源节点与中继节点、中继节点与目的节点间均采用正交空间调制技术.仿真实验在瑞利平坦衰落信道下,以4QAM调制方式为例,结合不同协议下信号估计值表达式进行.实验结果表明:在系统天线配置相同时,基于正交空间调制的多天线中继MIMO系统比传统空间调制的中继MIMO系统的误码性能有明显的提高.     

蜂窝网络中设备间中继的功率分配

在蜂窝网络中,部署了一个设备间(D2D)双向中继网络.每个D2D双向中继节点配备有两根收发天线,分别同时与基站和D2D接收端进行通信.在假设D2D双向中继采用放大转发模式条件下,提出了优化D2D双向中继网络的功率分配方案.仿真结果显示:所提方案的D2D双向中继网络的吞吐量在理想信道下,较随机功率分配和传统通信方式分别提升7%和12%.     

联合网络编码与预编码方案抗干扰技术

双向中继信道（TWRC）传输模型中,用户通过中继与基站构成的上下行链路进行传输,采用现有的时分方案时,传输时隙数与用户数成正比,并可联合物理层网络编码消除自身信号的干扰;在用户数增多的情况下,不仅增大传输系统复杂度,而且降低了数据传输速率.针对此问题,提出物理层网络编码联合预编码方案,仅利用2个时隙便可完成信息传输,在不影响传输速率的同时,还可提高复用增益且避免了同信道干扰.从中断概率和遍历容量两个角度对这2种方案进行性能分析和比较,结果表明网络编码联合预编码方案在高信噪比情况下,性能更优,且随着用户数的增加,系统性能会得到进一步提高.     

无线能量传输中继选择与发送功率分配方案

为了最大化无线能量传输全双工多中继系统的传输速率,提出一种利用中继采集能量并进行中继选择和发送功率分配方案。首先在最好最差信道和最大调和平均值中继选择基础上,考虑中继自干扰信道能量采集,引入中继节点不同功率约束,提出基于节点功率的最好最差信道中继选择和最大调和平均值中继选择方案;然后联合源节点两阶段发送功率分配进行优化求解,给出优化问题解耦后的两步次优解方案,求解出功率分配参数的理论次优值;最后推导得出所提最优中继选择方法的中断概率。仿真结果表明,所提出的中继选择方案比随机选择中继的容量性能在系统中继个数为5时提高了30%以上;与中继选择等功率分配方案相比,所提分配方案的系统容量提升了10%以上,中断概率在发送信噪比为15 dB时下降了16%。     

两跳无线网络中的中继调度算法

针对两跳无线网络的中继调度问题,提出了一种基于信道容量最大化的中继节点迭代调度算法.该算法基于放大转发型中继协议,以目标节点进行联合译码时的瞬时容量最大化为准则而依次选取中继节点,直至中继数达到源节点发射天线数或信道容量不再增加.仿真结果表明,在不同的中继节点总数、源节点发射天线数以及前后向信道信噪比条件下,该算法比传统算法获得了较大的容量增益和多中继分集增益,更加接近于信息论意义上的容量上界.     

OFDM协作通信中的机会中继和功率分配算法

研究了功率受限情况下多中继系统OFDM协作通信网络的上行链路容量最优化问题.利用混合二进制整数规划问题的优化分解方法,提出一种低复杂度的机会中继和功率分配的联合优化算法.首先针对每个中继子载波,提出了一种基于解码转发模式下的等效信道增益的机会中继选择策略;然后在此基础上通过凸优化算法,给出了源节点和多个中继节点之间的最优功率分配算法.仿真结果表明,相对于随机中继子载波选择以及平均功率分配,该算法具有较低复杂度的同时,能够显著提高系统性能和功率效率.     

一种基于能效的中继选择和功率分配方案

为了进一步减少放大转发(Amplify and Forward,AF)策略下的单源中继协作通信系统的能量消耗,提出一种在近似高信噪比(Signal-to-Noise Ratio,SNR)条件下的基于能效的中继选择和功率分配方案。该方案中的能量消耗不仅包括了传输功率,还包括了信号处理所消耗的功率。区别于当前大多采用精确SNR公式进行中继选择研究的情况,该方案在满足所需数据传输速率以及传输功率受限的前提下,采用简单的近似高SNR公式,以能效最大化为准则推导出中继选择和功率分配的表达式,同时还重新设计了两跳中继系统中能量效率和频谱效率间的折中方法。仿真结果表明,所提出的中继选择方案相比其他方案能更有效地提高系统的能量效率,并且能达到能量效率与频谱效率间不错的折中效果。     

基于中继能量收集的协作通信中的吞吐量分析

研究了无线协作通信系统中基于中继能量收集的吞吐量最大化问题。首先对源端单天线工作模型的吞吐量进行了分析,由于无初始能量,中继需要对源端发射的射频信号进行能量收集,当收集的能量达到阈值后,中继将源端发射的信号放大转发至目的端。然后提出源端双天线工作模型,中继同时从两根天线发射的信号中收集能量,当中继收集的能量达到阈值后也同样把信息转发给目的端,在一个时隙内,两个信道中只要有一个信道完成信息转发即拥有吞吐量。仿真分析验证了表达式的正确性,仿真结果还表明提出的源端双天线通信模型的性能优于单天线模型。     

非对称双向D2D通信系统的中继选择优化算法

提出了一种面向D2D通信系统中非对称双向中继信道的中继选择优化算法;该算法依据定义的非对称性双向D2D链路信道总容量最大化为优化目标,推导了新的目标函数以及确定最优功率分配,并在此基础上通过非线性优化选出最佳中继。仿真结果表明,非对称双向中继通信系统的最优功率分配结果与理想对称双向中继系统的结果一致,而提出的中继选择方案比按理想对称双向中继优化方案得到的链路信道总容量更大,但是相应的计算复杂度会更高。     

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.     

协同通信系统中混合转发模式设计与仿真

针对无线局域网的系统容量与抗多径衰落等问题,提出在协同通信系统中,采用放大转发模式与解码转发模式混合进行转发的设计方案,同时给出混合转发模式下终端接收机的设计方案、功率分配方案及系统模型.并且通过仿真对放大转发模式、解码转发模式、混合转发模式在不同编码方式下与直接发送模式的性能比较.仿真结果表明,混合转发模式提高了频率选择性衰落信道中的误码性能,具有更良好系统容量与抗多径能力.     

一种基于放大转发的中继选择策略

针对传统多中继放大转发协作通信网络中所有潜在中继均参与协作,导致系统的低资源利用率问题,提出了一种中继节点选择策略.该策略以最小化系统中断概率为目标,引入了中继节点的选择门限,并据此逐一令低于门限的中继节点不参与协作,将其资源重新分配给其他节点,从而提高系统资源利用率.所提策略运算开销小,且选择门限只与中继节点数、平均信道增益以及当前系统信噪比有关,可在传输开始前事先确定而无需实时更新,从而节省了系统开销.仿真实验表明,与所有潜在中继都参与协作的方法相比,所提策略在中断概率为10-3～10-3时可获得约3～4 dB的信噪比增益.     

MIMO-OFDM双向多中继选择的网络资源优化

为加强多输入多输出-正交频分复用(multiple-input multiple-output orthogonal frequency division multiplexing,MIMO-OFDM)双向中继系统的频域和空间复用增益,研究放大转发(amplify-forward,AF)协议下的中继系统模式,提出一种双向信道的预编码矩阵,能够将复杂的双向MIMO-OFDM信道划分为多个独立的物理层网络编码(physical network coding,PNC)子信道.在此基础上,将系统扩展至多中继,并提出在已有的频域子载波和空间子信道的最佳配对方案下,以最大化用户接收信号信噪比为准则,为每组配对方案分配合适的中继来改善中继网络的性能.通过联合优化的中继选择策略,单节点功率约束条件以及拉格朗日对偶方法,获取优化的系统资源分配方案.仿真结果证明,所提算法较一般功率分配方法带来的性能增益随着中继的增加,增益幅度随之增加.     

功率分裂的无线信息与能量同传中继方案的优化

研究了无线信息与能量同时传输两跳协作中继系统中的传输方案优化问题.方案中,第1跳中继节点对接收到的源节点发送的信号进行功率分裂,一部分信号用于信息的译码;另一部分转换成能量用于第2跳的信息转发.中继采用译码转发协议,与常规方案不同,所提方案两跳采用不等时长方式,在传输总信息量一定的情况下,以两跳总传输时间最小化为目标,对功率分裂因子进行优化求解.由于无法直接完全通过解析求解获得优化结果,故采用部分解析求解和遍历搜索求解相结合的方法求解优化问题.仿真结果表明,在无线信息与能量同时传输中继模型下,所提方案的传输速率和系统吞吐量明显优于传统的两跳等时长的译码转发和放大转发方案.     

能量采集多天线中继网络中基于人工噪声辅助的安全传输方案

针对多天线中继系统中继节点面临的可用能量受限问题和存在的严重信息泄露隐患,提出了一种基于能量采集技术的联合中继波束成形和多天线友好干扰机协作干扰的物理层安全传输方案.首先,构建基于放大转发（Amplify-and-Forward, AF）模式的多天线协作中继网络,其次,中继节点和友好干扰机在时隙切换（Time Switch, TS）策略下进行能量采集和保密信号传输.接着,以系统保密速率最大化（Secrecy Rate Maximization, SRM）为目标,在满足中继节点和友好干扰机采集能量约束条件下,联合设计出最优中继信号传输波束成形矩阵、人工噪声（Artificial Noise, AN）协方差矩阵和时隙切换系数.然而,由于条件约束,导致该SRM问题为非凸问题,故通过结合半定松弛（Semi-Definite Relaxation, SDR）技术以及拉格朗日对偶理论,设计出一种双层优化算法求得最优解,并且,为了降低复杂度和对比方案性能,给出了一种基于迫零预编码的次优传输方案.最后,仿真结果表明,所提方案能够显著提高系统保密性能,具备一定抗窃听攻击能力.     

基于译码重传MIMO两跳中继系统遍历容量分析

在MIMO（multiple input multiple output）两跳中继系统下基于译码重传的中继协议,给出了遍历容量的分析.对于MIMO中继系统的无序特征值给出了概率密度函数的表达,通过该概率密度函数在新随机矩阵理论下求得的封闭解,得到了整个系统遍历容量的封闭解.该解适用于任意天线布置的源节点、中继节点以及目的节点.仿真结果发现遍历容量的理论分析和实际仿真结果吻合,较简单的放大重传中继协议,提高了遍历容量.