认知OFDM网络中基于中断概率约束的功率分配

研究了认知正交频分复用(OFDM)系统的容量极限及最优功率分配策略. 为限制主用户中断概率,建立了在主用户接收端中断概率受限下最大化认知用户传输速率的数学优化问题,并利用拉格朗日乘数法得到该问题的最优解. 仿真结果表明,所提算法将主用户中断概率限制在其可容忍范围内的同时,最大化了认知用户的传输速率.     

认知正交频分复用系统的功率分配研究

研究了认知正交频分复用(OFDM)系统的容量极限及最优功率分配策略.基于干扰温度模型,建立了在主用户接收端干扰温度受限下最大化认知用户传输速率的数学优化问题;利用拉格朗日乘数法,得到了该数学问题的最优解.最优算法需要同时知道干扰链路和认知链路的信道边信息(CSI),具有较高的复杂度.因此提出了3种次优功率分配算法,分别为功率平均法、功率控制法和功率分配法.通过仿真实验,比较了各种分配算法下认知用户的信道容量.结果表明,利用所有信道边信息的最优功率分配算法能取得最好的性能.     

瑞利双向中继信道的功率分配及中继位置选择

针对瑞利双向中继信道,首先研究了满足总功率受限条件下使双向通信中断概率最小化的功率分配问题;然后推导出了最优功率分配的闭式解,指出最优功率分配方案总是将一半总功率分配给中继节点;最后研究了最佳中继节点位置选择问题,指出最佳中继节点位置位于2个用户之间连线的中点.结果表明,采用最优功率分配的双向中继传输相对于2个用户之间的直接传输,可以获得更低的中断概率.     

协同无线网络中感知传输时间分配与功率控制的联合优化

针对协同无线网络中频谱感知和数据传输两阶段的时间分配及功率优化问题,在充分考虑认知用户在各个信道上的不同传输功率及其对授权用户出现概率的误检或漏检的基础上,提出了放大转发模式下基于最大化系统传输能效的感知传输时间分配和功率控制联合优化方案,并证明了该方案可以通过序列优化的方法来获得其全局最优解.仿真结果表明,协作中继传输方式下所获得的系统传输能效明显优于非中继传输方式,且随着感知传输时间分配比率的减小和授权用户信噪比的增加,系统性能将得到进一步提高.     

多用户Nakagami-m信道上基于波束的组合天线系统

提出了一种新的基于空域滤波和最大比合并的组合天线系统,解决了多用户无线通信中同时存在的共道干扰和衰落的问题,分析了存在任意功率的共道干扰时组合天线系统在Nakagami-m衰落信道下的中断概率和误码率的近似性能,通过与单纯的空域滤波或最大比合并比较可以看出,组合天线系统提高了多用户衰落信道的通信性能。证明了近似计算的有效性和近似性能表达式适用性更大。     

认知网络中基于纳什议价解的功率控制方法

本文基于合作博弈论中的纳什议价博弈理论,研究了认知无线电网络中的功率控制问题。提出一种基于信干扰比(Signal-to-Interference plus Noise Ratio, SINR)的效用函数模型,按照纳什定理基于该模型的合作功率控制算法获得的纳什议价解(Nash Bargaining Solution, NBS)可以保证整个系统的帕雷托最优性,同时通过证明纳什议价解实质是比例公平性的一般形式从而保证用户之间的公平性。在主要用户干扰温度限和认知用户的最大传输功率等限制条件下,按照纳什定理把基于NBS的功率控制问题转化为求解多重限制条件下的最优化问题,通过引入拉氏乘子求解该问题有效获得了各个认知用户的传输功率水平,实现SINR门限的要求。仿真结果表明本文算法有较快的收敛速度,同时较非合作算法相比可以有效改善认知用户之间的公平性和系统的整体性能。     

对称信道条件下协作通信系统的中断概率

基于对称信道给出了解码中继方式下等功率分配协作通信系统的系统平均中断概率的精确表达式. 在衡量系统中断概率时,考虑了源到目的节点链路,指出考虑这一链路增益所获得的性能增益. 分析结果表明,最优功率分配系数受系统总可用功率和网络结构大小的影响.     

基于中继选择的认知系统中断性能研究

在保证授权用户服务质量(QoS)和认知用户最大功率受限前提下,推导出解码转发(DF)模式下认知中继系统中断概率的表达式及其上下界.考虑到不管直传链路性能如何,始终采用DF模式,在一定程度上将会降低系统性能,利用增强性DF(ADF)算法,推导出了此算法下的认知中继系统中断概率表达式.理论和仿真结果表明,当中继较少时,ADF模式下的中断概率要优于DF模式和直接发送模式的,随着中继数的增加,ADF模式与DF模式的中断性能越来越接近.     

基于能量收集的协作中继传输性能

将协作中继技术与能量收集技术相结合,并将其运用到多用户传输系统中,研究了能量收集中继协作的多用户传输网络的中断性能。首先提出了一种基于能量分割接收机的能量收集多用户协作传输协议。然后分析了该协议在瑞利衰落信道下的中断概率性能。最后结合数值仿真与理论分析结果,进一步分析了源节点发送功率和中继位置对系统中断概率的影响。仿真结果表明:本文提出的能量收集多用户协作传输协议与传统的非协作传输协议相比,可以在不增加系统能耗的前提下提高系统的中断性能。此外,中继节点距离源节点较近时可以获得更低的系统中断概率。     

无人机中继广播通信系统航迹优化方法

为了提高固定翼无人机中继广播通信系统链路传输的连通性,提出中继无人机航迹优化方法．首先分析了无人机中继广播通信系统单用户节点的中断概率近似计算公式,并以此为基础推导出了服务区域内所有用户节点平均中断概率的近似计算公式; 然后基于服务区域内用户节点平均中断概率最小化准则提出了中继无人机的航迹优化方法,并进一步给出了最优航迹下单个用户节点的精确中断概率计算公式;最后通过计算机仿真验证了所提出方法的有效性．     

Analysis of the performance of energy harvesting cognitive relay networks over κ-μ fading

Aiming at the problems of small coverage, short lifetime and diversity link channel attenuation in energy-constrained cognitive relay networks, the outage performance of energy harvesting multi-hop cognitive relay networks over complicated fading channel scenarios are studied. First, the κ-μ distribution is adopted to represent various single and mixed line-of-sight and non-line-of-sight fading channel scenarios. Then the dedicated power beacon assisted energy harvesting underlay multi-hop decode-and-forward cognitive relay networks are constructed. The exact and asymptotic unified outage probability expressions for secondary networks are derived over the κ-μ fading channels. Simulation results show that the secondary outage probability can be monotonically decreased with the increase of the power beacon signal’s power or/and primary networks’ interference constraint until it tends to saturation on the condition of various fading channel scenarios, and the secondary networks’ outage probability can be degraded with the deterioration of the channel link condition when the primary networks’ interference constraint is lower, and the secondary networks’ outage performance can also be increased with the improvement of the channel link condition when the primary networks’ interference constraint is higher. The secondary networks’ outage probability can be decreased by reasonable settings of the hop number and energy harvesting ratio according to the type of fading channel scenarios.     

衰落环境下B3G移动通信系统有效信道容量优化的研究

研究Rayleigh衰落信道下B3G移动通信系统有效信道容量的优化问题。首先,回顾了有衰落时的Shannon信道容量,并根据信道信息确定最佳功率控制方案;然后,根据系统给定的掉话概率Pout确定最佳的干扰门限值α0*,使系统总干扰最小;最后,在定义系统有效信道容量概念的基础上利用拉格朗日乘子法推导出最大化系统有效信道容量的发射数据速率。研究表明,α0*与功率控制干扰因子ρ、接收机可分辨出的路径数M以及系统掉话率等有关。数值仿真结果证明了理论推导的正确性,并得出结论:对于给定的α0*,只要选取M≥4,功率控制干扰因子ρ≤0.5,系统有效信道容量就存在全局最大值。     

能量采集衬底式认知协作中继网络安全中断概率分析

能量受限协作中继网络频谱利用率低,生存周期短,无线信道开放性所带来的物理层安全受到威胁,对此,将功率信标辅助射频能量采集技术、认知无线电技术和协作中继网络相结合,构建了一种新的中继节点分散布置的能量收集2跳认知协作中继网络;引入单窃听节点对第2跳传输进行窃听,并结合主动和被动窃听方式提出了最优中继选择和次优中继选择方式,推导了2种中继选择方式下次网络安全中断概率闭合式.数值计算和仿真结果表明,主接收节点和中继数目、中继和窃听节点位置设置、能量采集比例、能量转换效率以及信道容量和安全容量阈值都会对次网络安全中断性能产生显著影响.最优中继选择方式下的次网络安全中断性能明显优于次优中继选择方式.功率信标信号功率或干扰约束的增大使得次网络安全中断概率降低,并趋于饱和.     

同频道干扰对蜂窝移动台通信间断率的影响

在ＴＤＭＡ蜂窝移动通信网路中需要解决的关键问题之一就是对不同蜂窝小区间的同频道干扰所造成的通信间断概率进行估计,在分析瑞利衰落信道中同频道干扰信号传播模型的基础上,讨论了经瑞利衰落的同频道干扰在ＴＤＭＡ蜂窝小区移动台的接收机输入端对有用信号的通信间断率影响,并给出了通信间断率的估计模型。     

能量有效性频谱感知和传输方案的联合设计

为了实现认知无线网络的能量有效性传输,在混合频谱共享方式下对频谱感知和传输功率分配的联合优化方案进行研究.首先将混合频谱共享方式下的能量有效性传输描述为一个多约束优化问题,并从理论上分析了最优的频谱感知和功率分配方案.结合理论分析结果,设计了低复杂度的联合优化迭代方案以逼近优化问题的最优解.仿真结果表明所提方案的性能与最优方案非常接近,而方案复杂度却大大降低.     

感知系统中最优感测时间和功率分配

在交叉共享方式下,为了提高感知系统性能,提出一种联合优化方案.在保证一定频谱感测性能指标的前提下,通过优化感测时间和功率分配,得到最小化感知系统的中断概率.理论分析和仿真结果表明,优化方案能有效改善感知系统的中断性能,提升感知网络传输的可靠性.     

D2D communication in a cellular network based on link adaptation with truncated ARQ

A device-to-device （D2D） communication mode underlaying cellular network in a single- cell environment is introduced. A practical method based on link adaptation with automatic repeat request （ARQ） is presented. Link adaptation technique, which combines adaptive modulation and coding （ AMC ） with truncated ARQ, can maximize the cellular UEs＇ data rate under prescribed delay and performance constraints. The proposed method can maximize the total transmission rate when an outage probability is determined. Numerical results show that with proper power control, the in- terference between the two links can be coordinated to increase the sum rate without overwhelming the cellular service.     

非对称双向中继信道中断概率分析与功率分配策略

为改善非对称瑞利衰落信道下双向放大转发中继系统的中断性能,提出一种新的最小化中断概率的功率分配方案.引入非对称因子,通过理论分析给出传统三节点网络结构中4种非对称双向中继信道下系统中断概率的闭合表达式,并通过仿真比较发现下行信道非对称系统中断性能最差.针对下行信道非对称系统,利用基于信道状态信息的用户节点功率分配方案来最小化中断概率,该方案中功率分配值为与非对称因子有关的分段函数,节点能根据信道状态的变化自适应调整发射功率.仿真实验结果表明:提出的功率分配方案可以改善下行非对称双向中继系统的中断性能,与等功率分配方案相比,非对称因子越小,改善效果越好.     

Nakagami-m信道下DAF选择中继的中断性能分析

为了解决协作通信系统中选择中继算法中断性能分析复杂的问题,提出了一种新的中断分析方法.基于功率受限协作通信系统,考虑Nakagami-m独立同分布信道下一种带有直通链路的选择中继模型,在该模型下推导了中断概率表达式,分析了系统的中断性能,经仿真验证了理论分析的准确性.探讨了优化功率分配,给出特定中继数情况下的功率分配系数.分析结果表明,在该模型下的中断性能与已有模型相比均有所提高.