多天线双向中继Nakagami-m系统性能研究

基于波束成形的多天线双向放大转发中继系统,基站和用户到中继节点的信道是非一致的独立Nakagami-m信道条件下,通过分别求出端到端的信噪比表达式,继而推导出端到端信噪比的累积分布函数和概率密度函数.利用其累计分布函数,得到系统的中断概率和平均误符号率闭合表达式,仿真结果验证了理论分析的正确性.其平均误符号率的闭合表达式为以后进一步优化该系统提供了理论的支持.     

前向放大协作中继系统中的优化功率分配

对于无线通信系统中的单天线节点来说,协作中继技术能有效地提高通信性能。研究了瑞利衰落信道下两跳放大前传协作中继系统的最优化功率分配问题。推导了高信噪比条件下的协作中继系统的中断概率的理论公式,适用于研究不同信道条件的功率优化分配;证明了高信噪比时基于符号错误率和中断概率最小化的最优化功率分配问题是等效的,为相关结论的推广应用提供了理论依据。仿真表明高信噪比条件下,基于推导的中断概率理论公式来实现最优化功率分配是可靠有效的。     

非再生中继Nakagami-m信道协同系统的性能分析

将再生中继协同系统的性能分析推广到Nakagami-m衰落信道,导出其MPSK调制下的概率密度函数,基于此概率密度函数推出系统在不同衰落参数和调制指数下的平均错误概率和中断概率。Monte Carlo仿真结果验证了理论推导的正确性,为工程实际提供理论依据和数值参考。     

基于HDAF系统的最优中继集合优化选择策略

针对混合译码放大转发协作通信最优中继集合选择困难的问题,提出了基于信道统计特性顺序排列的中继选择算法.首先,在各节点等功率分配下分析了各中继信道统计特性的参数运算,得到了使系统中断概率最小的中继集合,很大程度降低了运算复杂度.仿真表明,在相同情况下,与传统中继选择算法相比,这种算法平均中断概率更低.其次,对参与通信各节点的功率重新分配,系统性能得到了进一步提升.     

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.     

DF协作系统中基于中断概率的功率分配算法

针对译码转发(DF)协作通信系统中源和中继采用平均功率分配,导致系统资源利用率较低的问题,提出了一种基于中断概率分析的功率分配算法.该算法以降低系统的中断概率为目标,根据用户上行信道和用户间信道的平均信噪比,推导出该模型的系统平均中断概率上下限表达式,并通过黄金分割法迭代出使系统平均中断概率降低的功率分配因子.仿真结果...     

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.     

基于中继选择的认知系统性能

为了提高认知系统的性能,提出一种混合中继选择协议(HPRS). 通过判断中继是否能正确解码源信号来决定中继采用何种协议转发数据,最终选取其中信噪比最大的中继作为最优中继,并推导了HPRS在高信噪比下中断概率的近似表达式及分集度. 理论和仿真结果表明,放大转发中继选择(SAF)、解码转发中继选择(SDF)协议和HPRS均可获得空间满分集度,而HPRS的中断性能要优于SAF和SDF协议.     

单边干扰中继信道的分集与复用增益性能分析

为了研究干扰中继信道中继节点对信道容量性质及实际传输的影响,研究了单边干扰中继信道在取得复用增益的同时获得分集增益的能力.通过建立具有信息感知中继的单边干扰中继信道的模型,对信道容量和中断概率进行分析,得到了相应的表达式,计算得到了高信噪比下分集增益与复用增益的折中关系.将干扰中继信道下的分集增益与复用增益折中的数值仿真结果与无中继节点Z形信道下的结果进行对比,结果表明,采用中继节点转发能在保证复用增益的同时提高分集增益.     

MIMO协作传输系统的中继选择及中断概率分析

为实现多输入多输出(MIMO)再生中继网络中源节点和目的节点之间的协作传输,提出了一种中继选择算法. 被选中的中继节点的两跳链路等效功率增益的最小值在所有备选中继节点中最大. 针对该选择策略,采用一种理论近似的方法分析了其中断概率. 基于这种协作策略还给出了在总功率受限的条件下,源节点和中继节点之间的功率分配方法. 理论分析和仿真结果表明,该选择算法可显著降低系统中断概率. 同时,分布式的选择算法在系统性能和复杂度之间取得了较好的平衡,是可使用的中继选择策略.     

基于码率兼容LDPC码的多中继协作自适应传输

为适应动态信道条件,提高传输可靠性,基于增量冗余混合自动重传请求和码率兼容低密度奇偶校验码（RC-LDPC）,研究了多中继选择的速率自适应中继协作传输体制.针对中继节点的随机分布和特定分布,提出2种不同的中继选择协作方案,并给出了系统中断概率和吞吐量性能的表达式.数值分析和仿真结果表明,在中继节点的特定分布下引入中继之间的相互协作,可同时显著提高系统的中断概率和吞吐量性能.     

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.     

Reactive relay selection strategy for NOMA systems

Non-Orthogonal Multiple Access is considered to be a promising candidate for 5G multiple access schemes due to its superior spectral efficiency,higher throughput,and lower transmission delay.To improve the outage performance of non-orthogonal cooperative systems,non-orthogonal multiple access system is studied in the downlink scenario.First,a distributed reactive relay selection scheme based on the decode-and-forward protocol is designed.Then,the closed-form results of the exact outage performance and the approximate results in a high signal-to-noise ratio of the two users are derived.Finally,the effects of the relay position,channel quality and relay number on the outage probability of the system are analyzed by simulation.At the same time,compared with the partial relay selection strategy,the performance advantage of the proposed reactive relay selection strategy is verified.     

基于译码前传的跨层中继选择策略研究

协作中继提高了无线网络系统的可靠性。基于译码前传模式,结合跨层协作思想,提出了一种基于MAC层和物理层的跨层中继选择实现方案。方案首先解决了中继协作时机问题;以最小中断概率为目标,给出了如何选择中继节点以及分配发射功率的方法;最后给出了跨层协作中继选择实现框图及具体步骤。以跨层设计为基础,中继进行选择时可以依据最新的信道状态信息,使选择更加有效;拥有具体的发射功率分配方案,能够更有效地利用发射功率。仿真结果表明,所提方案能够获得更好的中断概率性能。     

基于网络编码的中继方案及其最优功率分配

提出了一种基于网络编码的无线中继方案,并通过研究该方案下系统的中断概率,给出了最优功率分配的策略.根据MPSK调制的相位特性,在中继节点和基站直接以调制后的符号进行编码和译码,利用对系统中断概率的分析,推出了高信噪比下中断概率的上界,通过分析最小化中断概率的上界,得出最优功率分配的策略.仿真结果表明,本文方案性能要优于...     

多用户最佳中继NOMA系统性能研究

针对多用户多中继非正交多址（NOMA）接入系统,提出了基于全双工解码转发的多用户最佳中继NOMA系统.基于最大最小准则,提出了可使目的用户获得信息速率最大化的最佳中继选择方案;分析了目的用户中断概率,推导了其闭合表达式.仿真结果表明,若不考虑优化的用户排序,所提最佳中继选择方案的优势与用户个数和中继转发功率有关;若考虑优化的用户排序,采用所提最佳中继选择方案始终可以实现最佳的目的用户性能.     

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.     

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.     

协作中继中断性能和差错概率分析

针对单峰窝下通信的三节点(源节点、中继节点和目的节点)协作传输模型,分析了中继节点分别采用放大转发模式和解码转发模式时对传输的中断概率和差错概率,并采用蒙特卡洛仿真对其性能进行评估。仿真结果表明,与放大转发模式相比解码转发模式可获得更低的中断概率,而解码转发模式的误比特率低于放大转发模式。