多跳合作网络中非再生协议的性能分析与比较

根据不同的多跳合作网络结构,研究了单节点中继时的5种合作发送协议. 在瑞利衰落环境下,从系统容量和分集的观点分析和比较了这些协议非再生时的性能,并考虑了中继节点移动时对性能的影响. 理论和仿真分析表明,合作系统在一定条件下可实现2阶全分集,如VMISO(virtual multiple input single output)系统仅在中继节点靠近源节点时为2阶分集,而靠近目的节点时却退化为1阶分集. 因合作系统需2倍的时隙资源,其容量要低于单跳传输的情况.     

瑞利衰落信道下多跳合作分集系统的性能分析

基于多跳中继的概念,研究了2种由多个用户组成的合作分集系统模型,即多跳和多路由合作分集系统。在瑞利衰落信道下,分别导出了这2种模型解码中继和放大中继的平均误码率和中断率。数值分析和仿真表明,多跳分集系统的性能随跳数的增加而下降,而多路由分集系统的性能随路由数的增多有较大改善;再生中继的性能在低信噪比时优于非再生中继,在高信噪比时两者的性能相似。     

无线再生中继网络的功率优化分配

针对中继传输中系统性能与发送端和中继器发射功率均有关的问题,提出了一种在总功率一定的条件下,以误码率最小为准则,优化分配发送端和中继器发射功率的方法.对于两跳中继（无分集）和合作分集两种再生中继网络,以大信噪比时的误码率上界表达式为目标函数,通过Lagrange乘数法求得发送端和中继器功率优化分配的数值解.仿真结果表明,与发送端和中继器均匀分配功率相比,经功率优化分配后的中继网络,在误码率下降的同时,中断概率和信道容量的性能也得到提升.     

随机衰落信道下多跳无线传输的性能分析

基于均衡的概念提出了2种非再生多跳系统放大因子的选取方法,在随机衰落(每跳为独立不同分布衰落,如瑞利、Nakagami或莱斯等)下研究和分析了两跳无线传输系统的性能,并给出了有关数学闭式解.理论和仿真分析表明,两跳传输的分集性能受制于较弱跳信道的特性,分集增益不随衰落因子m(或K)的增长而变化(为较弱跳的分集),该结论也可适用于多跳(跳数＞2)传输的情况.再生中继系统在低信噪比时略优于非再生中继,在高信噪比时两者趋于相似.     

认知无线电中的用户合作通信

为了进一步提高认知通信的传输速率,将用户合作通信技术引入认知无线电通信系统.建立了保护主用户的传送不被干扰前提下的认知中继通信模型,并分析了认知中继通信信道的容量.给出了应用认知中继通信的约束条件,并讨论了最佳认知中继伙伴的选择方法,以及多认知中继节点进行空时编码时的最佳功率分配策略.在仿真实验中,给出了在高斯环境下提高认知通信速率的中继节点的可能位置,从而证明了应用认知中继传送信息的可行性.比较了使用认知中继时和直接传输时的速率,结果表明,采用认知中继传送可有效提高认知通信系统容量.     

OFDM多跳中继系统的子载波功率分配

针对非再生和再生两种中继方式,研究了宽带正交频分复用（OFDM）中继系统的子载波功率分配问题。首先在2跳非再生中继方式基础上,推导并给出了2跳再生中继方式下的等效信道增益;然后利用注水定理在子载波对间进行功率分配;最后把上述结论推广到多跳中继系统中。仿真结果表明,相比直传系统和平均功率分配机制,最优功率分配的OFDM中继系统有明显的容量增益,且多跳中继系统能有效扩大覆盖范围。     

用于多跳中继网络的随机接入协议

提出时分多址方式下由固定中继节点支持的透明模式下的随机接入协议, 通过中继节点与用户间的合作重传来解决多个用户同时接入发生碰撞的问题. 协议的核心思想是从协议层角度利用网络资源通过选择性重传提供分集, 当数据分组发生碰撞时, 接收端能够利用已接收的数据信号恢复分组, 且不增加调度开销、不增设天线, 发生碰撞时的信道资源不再被浪费.仿真结果表明,该协议与以往研究相比, 网络的整体性能得到了明显改善.     

多天线协作传输系统的容量分析与功率分配

针对非再生及再生2种中继方式,分析了基于多天线技术的2跳协作传输系统的信道容量,并以最大化端到端的信息速率为优化准则,提出了将系统功率根据信道条件分配至各跳链路的方案. 仿真结果不但证明了协作传输的优越性,而且与平均功率分配相比,自适应功率分配能随信道变化协调各跳发射功率,合理选择中继传输,明显提高系统容量.     

能量收集协同干扰中继系统保密速率优化

研究各有一个源节点、中继节点、目的节点和窃听节点的中继窃听信道模型的保密速率的优化问题。模型中各节点具有能量收集能力,源节点和中继节点采用“储能-发送”模式工作,即先收集能量,再发送数据。中继节点采用协同干扰模式,在源节点进行数据发送时对窃听者进行干扰。首先分析得到中继协同干扰方式下提高保密容量的条件;然后给出以最大化保密速率Rs为目标的吸收比例系数ρ和中继节点发送功率Pr的迭代优化算法。通过对算法性能进行仿真,证明该算法收敛速度快,能有效提高系统的保密传输速率。     

协作多跳水声网络能量最小路径研究

研究在给定接收信噪比条件下协作多跳水声网络能量最小路径问题.考虑一个二维协作多跳网络模型,源节点和目的节点通过任意分布的中继节点及其附近的协作节点进行数据通信.建立了该网络的能量模型,并通过最优频率-距离关系的近似表达简化能量模型;在此基础上分析了可变发送功率模式下的能量最小路径,对节点间距和协作节点数量进行联合优化,从理论上证明了当各中继节点选取相同数量的协作节点,且中继节点按直线等距路径分布时网络总能耗最小,并给出了直线等距网络最优节点间距和最优协作节点数量的求解方法.仿真结果验证了该理论的正确性.     

无线局域网中一种支持QoS的协作分集算法

研究了无线局域网中发送节点选择协作的时机、方案和效益,提出一种按需协作机制——支持QoS的协作分集算法．该算法规定:仅当源节点直接发送不能达到相应业务所需的最低数据速率时,选择能够满足用户QoS需求的伙伴协作．分析和仿真表明,支持QoS的协作分集算法能避免无条件协作机制中传输出错带来的负面影响,进而显著提高系统的吞吐量．     

信号空间分集解码前传协同方法研究

在普通解码前传协同分集中,各协同用户之间的信道不对称性会对系统的性能产生一定的影响;同时,简单的重传信号并不是一种高效的利用协同分集的方式。该文提出了一种基于信号空间分集的解码前传协同方法,该方法的协同用户重传信号中包含自己的数据帧,并以信号空间分集的方法设计重传信号,这样既能够减小用户间信道的不对称性带来的影响,又提供了一种更为高效的信号分集方式。仿真实验结果证明该方法与非协同及普通解码前传协同方法相比能够获得更好的误码率性能。     

网络编码技术对协作分集系统性能的改善

在多用户的无线通信网络中,如何获得系统的鲁棒性与高效性是一个挑战。协作分集与网络编码技术都能有效的促进系统达到这个目标。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。本文充分挖掘多用户间网络编码的潜能,将网络编码技术加入协作分集,以较低的硬件消耗与较高的频谱利用率获得了更好的分集增益,从而实现了对传统协作分集系统的性能改善。     

Cooperative diversity based on rotation code

In order to obtain coding gain along with diversity gain, rotation code was applied to cooperative diversity employing decoded-and-forward cooperative protocol. Different from the same two symbols transmitted in conventional repetition-coded scheme, two different symbols were transmitted separately in two successive timeslots in the proposed rotation-coded cooperative diversity. In this way, constellation spread in the available two-dimensional signal space rather than on a single-dimensional line in repetition-coded scheme, which was supposed to be responsible for the additional coding gain. Under the proposed cooperative transmission model, upper bounds for the symbol-error-rate (SER) of cooperative diversity based on repetition code and rotation code were derived respectively. Both analytical and simulated results show that cooperative diversity based on rotation code can obtain an improved coding gain (by about 2 dB) than repetition-coded scheme without the expense of power or bandwidth.     

解码转发协同中继网络多用户分集

理论分析了协同中继网络中多用户分集的性能,推导得出了在解码转发方式下,基于多用户分集增益的系统中断概率和符号错误概率的闭式表达式。理论和仿真研究表明,在多用户协作中继网络中,运用多用户调度策略可获得较高的分集度增益. 多用户协作中继网络中的中继和接入用户均是有效的多用户分集增益源.     

无线协作多播系统中基于中断概率的资源优化算法

在基于OFDMA的无线协作多播系统中,当只有用户的平均信道信息可利用时,由于信道瞬时衰落的影响,不能保证所有多播数据成功传输。因此为了达到有效可靠传输的目的,本文采用协作分集技术,创新点在于,提出了在最小化多播传输中断概率时的联合子载波和功率分配优化算法。在子载波分配阶段采用了比例协作子载波分配算法,来实现吞吐量和公平性的折中。在功率分配阶段采用迭代功率分配算法来有效利用有限的功率。仿真结果显示本文提出的协作算法的中断概率明显小于传统非协作算法;在协作算法中有功率分配算法的中断概率小于没有功率分配算法的。因此说本文提出的资源优化算法能很好的克服信道瞬时衰落的影响,保证多播数据的成功传输。     

反馈式选择解码的协作分集性能分析

在协作分集传输系统中，提出一种改进的反馈式选择解码转发方法 (FSDF)，综合考虑源端－中继端与源端－目的端的信道传输特性，且由目的端给出反馈信号决定是否采用协作模式；同时得到高信噪比（SNR）下的中断概率表达式。理论分析与仿真结果证明该方法可得到满分集，在可靠性及有效性上均优于解码转发(DF)与选择解码转发(SDF)。     

协作分簇多频带超宽带系统资源优化分配算法

为获得分集增益,减小算法复杂度,以簇作为最小资源分配粒度,将协作分集技术引入到分簇多频带超宽带系统中,提出改进的时频码（TFC：Time-Frequency Coded）模型。基于凸优化理论,提出在总功率受限情况下最大化系统容量的簇分配算法和功率分配二维递归算法。为降低算法复杂度,又进一步提出以用户对簇的相对需求度为判断的快速跨层资源优化分配算法。仿真表明,快速跨层资源优化分配算法可以在满足用户服务质量要求（QoS）的同时,在系统容量和用户之间公平性方面得到很好的折衷。