同信道干扰条件下的多天线放大转发中继中断概率分析

该文研究了基于波束形成技术的双跳多输入多输出(MIMO)放大转发(AF)中继系统的中断概率,该系统在发射端、中继端和接收端都配置了多根天线。假设每条链路的发射端采用最大比传输(MRT)技术,接收端采用最大合并比(MRC)技术,该文得出了中继端受到同信道干扰时的信干噪比(SINR),推导了基于固定增益中继方案的中断概率(OP)闭合表达式。计算机仿真结果不仅验证了性能分析的有效性,而且还分析了关键参数对系统性能的影响以及配置多天线带来的好处。     

同信道干扰下的中继网络性能分析

分析了两跳中继网络在同信道干扰下的中断概率。在中继网络中,源节点广播信号至所有的中继节点,此时同信道干扰在中继节点或者目的节点处被引入。中继节点采用解码转发策略转发源节点的信号,而目的节点采用最大比合并技术接收来自中继节点的信号。最终推导了各种干扰情形下系统中断概率的闭合表达式。仿真结果表明,解析曲线和蒙特卡洛仿真曲线非常吻合,而同信道干扰在某些场合会对系统性能造成较大影响。分析结果对中继网络的系统设计和参数设置都有一定的参考意义。     

多天线AF中继系统的中断概率性能分析

由于反馈时延、信道估计误差和频率复用的存在严重影响中继系统性能,研究了不准确信道状态信息(CSI)下,存在同信道干扰(CCI)的多天线双跳放大转发(AF)中继系统的中断概率性能。首先基于发射端存在反馈时延、接收端存在信道估计误差的波束成形(BF)模型,得到中继系统的输出等效信干噪比(SINR)。然后推导出输出信干噪比中断概率(OP),计算机仿真不仅验证了所提出的中断概率性能分析方法的正确性,并且在不同信道参数下,对系统中断概率性能的影响进行了分析。     

K用户两跳干扰信道干扰中和与能量收集

文章提出了一种新型的干扰中和方法。该方法应用于用户两跳干扰信道中,其中在发送与接收用户对之间没有直达链路。通过这种方法,每一个接收端都能够准确获得自己所需的信号,同时不受其他用户的干扰。此外,由于干扰的功率远大于有用信号的功率,所以我们考虑将干扰的功率在接收端重新利用进行能量收集。这种方法可以显著提高合速率,且能获得最优的自由度。     

固定增益的两跳OSTBC中断概率分析

研究信源和终端需要配置多根天线,而中继只有单根天线的两跳中继转发系统。为了获得空间分集,信源利用了正交空时分组编码（OSTBC）的发射策略,终端利用了选择合并方式。为了尽可能简化中继配置的复杂度,中继采用固定增益放大转发的协议。在信源和终端直接通信链路存在的情形下,首先导出总的接收信噪比的表达式,接着导出瑞利衰落条件下系统中断概率的封闭表达式,最后通过蒙特卡洛仿真和数值结果的比较,验证了理论导出表达式的精确性。     

邻频干扰对跳频系统中断概率的影响

在已知台站布置的跳频系统中,针对邻频干扰对系统中断概率的影响,分析了接收端信干噪比（SINR）的分布函数,得到了以信道参数、干扰台站数和可用频点数为变量的中断概率公式。理论计算和仿真结果表明,信道参数、干扰台站数是影响中断概率的主要因素,可用频点数与中断概率有类反比的关系。该结果为跳频系统的性能分析和台站布置提供了指导。     

基于网络编码的双向多中继系统中断概率分析

网络编码在双向多中继系统中已经得到了广泛地研究,并有效地提高了双向多中继系统的吞吐量。首先本文导出了在译码转发方式时,独立正交信道和多接入信道下基于网络编码的双向多中继系统平均中断概率表达式。Monte Carlo仿真和理论分析非常吻合,验证了理论分析的正确性。之后分析了系统平均中断性能在不同信噪比和不同中继节点个数等多种情形下与功率分配因子的关系,揭示了功率分配因子与系统总功率和中继节点数量之间的内在关系。仿真结果表明,双向多中继系统采用网络编码进行传输时,在独立正交信道下和多接入信道下的功率分配因子取值在区间 内能够获得最优的系统中断概率性能,并且多接入信道下的系统中断性能要好于独立正交信道。      

Nakagami-m信道下全双工解码转发中继中断概率分析

研究存在残余自干扰（residual self-interference, RSI）条件下全双工解码转发中继的中断概率性能。在Nakagami-m信道下,推导了多跳解码转发（multi-hop decode-and-forward,MH-DF）策略和选择解码转发（selected decode-and-forward,SDF）策略的端到端中断概率闭合表达式和渐近表达式,分析了两种策略的可达分集度。结果显示,MH-DF策略的可达分集度为0,SDF策略的可达分集度由信道成型因子和中继功率伸缩方案决定。相比于MH-DF策略,SDF策略具有更优的中断概率性能和抗自干扰能力。      

复合衰落信道下分布式MIMO系统下行中断概率分析

针对复合衰落信道模型下分布式MIMO系统下行中断概率问题,首先建立了一个综合考虑Nakagami-m衰落、路径损耗和阴影衰落的复合衰落信道模型;然后针对存在中心基站的分布式MIMO系统,提出了一种更符合实际应用环境的准均匀小区移动台分布模型;接着利用矩生成函数、Gauss-Hermite积分公式和Simpson积分公式等数学手段推导了任意移动台分布下、单小区内系统平均下行中断概率闭合表达式;最后将准均匀移动台分布模型应用到该中断概率闭合表达式,并通过MATLAB仿真证明了所推导得到的闭合表达式及小区分布模型的合理性。     

无线协作网络中的最优中继选择方案及中断概率分析

从物理层安全的角度出发,在含有协作中继的通信网络中,通过选择最优中继来传递信息可有效提升系统性能。讨论了在含有多个单天线窃听用户的多中继通信系统中对最优中继的选择方案,并对系统采用放大转发（amplify-and-forward,AF）协议和解码转发（decode-and-forward,DF）协议这两种不同的情况分别进行了讨论和比较,同时还对比了不含中继的直接传输情况。理论分析和仿真结果表明,最优中继选择方案可有效保障系统的安全性能。     

两跳高斯线性中继信道：可达码率与最优设计

The relay node with linear relaying transmits the linear combination of its past received signals. The optimization of two-hop relay channel with linear relaying is discussed in this paper. The capacity for the two-hop Gaussian relay channel with linear relaying is derived, which can be formulated as an optimization problem over the relaying matrix and the covariance matrix of the signals transmitted at the source. It is proved that the solution to this optimization problem is equivalent to a “single-letter ”optimization problem. We also show that the solution to this “single-letter ”optimization problem has the same form as the expression of the rate achieved by Time-Sharing Amplify and Forward ( TSAF ). In order to solve this equivalent problem, we proposed an iterative algorithm. Simulation results show that if channel gain of one hop is relatively smaller, the achievable rate with TSAF is closer to the max-flow min-cut capacity bound, but at a lower complexity.     

Nakagami-m衰落信道下固定增益中继系统性能分析

 在Nakagami-m衰落信道下,分析了两跳固定增益放大转发中继通信系统的性能.首先采用基于概率密度函数(PDF)的性能分析法推导了无协作分集时系统的中断概率和平均误符号率(ASER)的闭合表达式,然后采用基于矩生成函数(MGF)的方法推导了有协作分集时系统的中断概率和ASER表达式以及接收信噪比的n阶矩的闭合表达式.仿真结果显示,所推导的闭合表达式与数值仿真结果吻合良好,协作分集和较大的m值可提升系统性能,中继前后两跳的信道质量对系统性能的影响并不相同.     

多天线双向中继转发的优化方法研究

本文对多天线双向中继放大转发方案进行了研究。首先,基于最小化均方误差的准则,通过对上行链路和下行链路进行联合优化,推导出了相应的中继优化方法,该优化方法能够实现最优的链路可靠性。然后,基于该优化方法,利用部分信道状态信息和信道统计信息,针对固定中继和移动中继两种不同的通信场景,分别设计了不同参数控制下的鲁棒性实现。理论分析和计算机仿真都表明所提方案具有明显的性能增益。      

天线选择策略在MIMO中继系统中的应用及改进

为了降低MIMO系统的射频链路成本同时保证其性能增益,该文在两跳MIMO中继系统中分析了理想和几种优化的天线选择策略,并分别在放大转发和译码转发两种中继方式下得出了系统中断概率表达式。最后,通过对不同天线选择策略下系统中断概率的数值仿真对比其系统性能,得出了适用于实际通信系统的低复杂度的最佳策略。     

Joint power allocation and multi-relay selection scheme based on system outage probability

An amplify-and-forward （AF） based multi-relay network is studied. In order to minimize the system outage probability with a required transmission rate, a joint power allocation （PA） and multi-relay selection scheme is proposed under both total and individual power constraints （TIPC）. In the proposed scheme, the idea of ordering is adopted to avoid exhaustive search without losing much system performance. Besides the channel quantity, the ordering algorithm proposed in this article also takes relays＇ maximal output ability into consideration, which is usually ignored in traditional relay ordering algorithms. In addition, simple power reallocation method is provided to avoid repetitive PA operation during the process of searching all possible relay subsets. By Adopting the idea of ordering and using the proposed power reallocation method lead to remarkable decrease of the computation complexity, making the scheme easier and more feasible to implement in practical communication scenarios. Simulations show that the proposed multi-relay selection scheme provides similar performance compared to the optimal scheme with optimal PA and exhaustive search （OPAES） but with much lower complexity.     

MIMO中继系统中基于失真信道的联合收发机设计

在MIMO中继系统中,基于完全信道状态信息的基站、中继节点和终端联合收发机设计方案能够改善系统的误比特率性能,在放大转发(AF)中继的基础上提出了一种基于不完全信道状态信息的联合收发机设计方案.新方案在基站和中继节点的功率都受限条件下,将信道估计误差建模为高斯随机变量,以最小均方误差(MMSE)为准则,采用迭代算法,得到了基站预编码矩阵、中继转发矩阵和终端解码矩阵.该方案与不考虑信道估计误差的方案相比,能够有效地改善系统的均方误差和误比特率性能.     

Two-way中继系统的中继选择算法分析

为了提升双向AF中继系统总速率和降低系统中断概率,提出了一种最小中断概率的中继算法MOP,介绍了现有的两种中继选择算法,利用通信系统的性能指标(信噪比、中断概率、信道容量)展开分析。仿真结果表明,所提出最小中断概率中继选择算法可明显降低系统中断概率,在提升系统总速率的性能与最大化容量中继算法接近,有效地改善了系统性能。