认知多中继网络中断性能优化研究

研究了认知多中继网络的中断性能优化方法,提出了认知节点发射功率最大值受限和主用户干扰功率受限条件下的最优功率分配(OPA)方法,优化设计感知时间使认知中继网络的中断性能最优。仿真结果表明,最佳功率分配方案的中断性能优于等功率分配(EPA)方案,且存在最佳的感知时间使认知多中继网络的中断性能最优,在高信噪比区域采用多个认知中继协作传输可有效提高认知无线电网络的中断性能。     

基于MABC的中继系统资源分配策略

针对MABC的中继系统,对资源配置策略的优化问题进行研究,并将功率分配问题和中继选择问题相结合。基于此,提出了一种存在干扰情况MABC模型的多中继系统资源分配策略（IS-MABC-OPOR）。考虑双向中继系统干扰信号对其传输性能的影响,以通信链路信道容量最大化为优化目标,利用拉格朗日方法,对通信链路上的各节点进行了最优功率分配和最佳中继选择,给出了通信链路信道容量最大意义下的资源分配数学表达式。仿真结果表明,该链路的信道容量受中继节点位置以及链路总功率的制约,相比于等功率分配方案（EPA）、随机功率分配方案（RPA）和在所提方案的基础上加大干扰信号的信道增益,IS-MABC-OPOR方案有效提高了系统的信道容量,从而实现资源能够满足更高速率的业务传输需求。     

译码转发协作通信系统的误码率优化研究

协作通信技术能有效提高无线网络系统的误码率(SER)性能。采用译码转发(Decode-Forward,DF)协议的单中继的协作通信系统,推导并给出了线性拓扑结构下DF系统的平均误码率性能上界表达式,并以最小化平均SER为目标,分别从功率分配比和中继位置两个角度进行了优化;最后通过数值分析的方法求解出DF协作系统的最优参数对。理论分析和仿真结果表明,以此最优参数对为参考标准来选择中继伙伴和分配功率,可以使DF协作系统的平均SER最优化。     

一种改进的Two-way中继协作系统下的 节点选取和功率分配策略

为了提高Two-way中继协作系统的总速率,在传统的Two-way DF中继协作系统模型下,介绍了一种双向中继选择(BRS)策略,即同时考虑中继节点处的接收信噪比和中继节点到目的节点的信道增益两个因素来实现最优中继选择。然后在选出了最优中继节点后,基于物理层网络编码协议(PNC)提出了一种新的Two-way中继协作系统的最优功率分配策略。仿真结果表明,在系统总功率较大的情况下,BRS策略较随机中继选择策略(RRS)在系统总速率方面约有2.5 bit/(s.Hz)的提升。同时,提出的基于PNC的Two-way中继协作系统的最优功率分配(OPA)策略较等功率分配策略(EPA)平均取得了1dB的增益,而比传统的One-way中继协作系统在系统总速率上约高出3 bit/(s.Hz)。     

基于误码率的快速中继选择算法

针对协作网络中的中继选择算法的最优性与运算效率的矛盾问题,在放大转发(AF)协作网络中,提出一种基于误码率的快速中继选择算法。该算法先在等功率条件下,根据信道统计特性及系统误码率,引入一个等效信道增益参数,该参数反映了在协作通信过程中,源节点到中继节点以及中继节点到目的节点两个阶段的信道特性。然后将该参数降序排列,以当前信噪比(SNR)为门限,在等功率条件下选择中继节点集合,使系统的误码率最小。并结合次优功率分配,进一步降低系统的误码率。仿真结果表明,该算法能够取得和穷举算法相似的性能,但计算复杂度至少降低到穷举算法的1/20,且随着中继节点数的增加计算复杂度更进一步降低。同时,仿真结果还表明该中继选择算法的误码率性能优于所有中继节点参与转发（AP-AF）及预先选择一个最优中继节点转发数据（S-AF）算法。     

基于系统容量的多节点协同通信功率分配算法

功率分配是协同通信中的关键技术,为了研究协同通信对系统容量的提升,提出多中继和多接收天线功率分配的协同通信模型,探讨总功率一定的情况下,以系统容量最大化为准则的最优功率分配算法,采用放大转发模式,得出优化的功率分配算法(Optimum Power Allocation,OPA),并在相同假设条件下与平均功率分配算法(Average Power Allocation,APA)进行比较,可以看出在相同条件下OPA比APA的性能好。由最后的仿真分析可以得出系统容量得到了显著提高。     

一种新型无线传感网络中继功率分配方案

文中针对的是无线传感网中,传感器节点处于瑞利衰落信道中,系统的模型是两跳型AF中继模型,并且在总功率受限的情况下,研究如何通过功率分配以获得最大的瞬时输出信噪比（SNR）,以及如何通过设置中继的位置,以获得最小的误符号率（SER）的问题。通过运用数学的最优化分析法给出了最优功率分配的数学闭合解,并通过Matlab仿真得出最佳中继位置应为两用户连线位置上的中点。结果表明采用最优功率分配方案和最佳的中继位置,系统可以获得最大的SNR和最小的SER。     

Two-way中继系统中基于最小化中断概率的功率分配策略*

为了降低Two-Way中继系统中断概率,本文提出了一种Two-Way 中继系统中基于最小化中断概率的功率分配策略。首先推导了Two-way中继系统中断概率的闭合表达式,然后在总功率受限的条件下,提出了一种最小化中断概率的最优功率分配策略（OPA）。通过拉格朗日乘数法对该优化模型进行了求解。仿真结果证明了该策略能够有效的降低系统的中断概率,提高系统性能。     

解码转发单向多中继网络的能效与谱效权衡

为优化解码转发（DF）单向多中继网络的能量效率（EE）与频谱效率（SE）,提出一种中继选择与功率分配联合优化方法。在DF单向多中继传输网络中,选择能够使EE最大的中继节点作为最佳中继并进行最优功率分配,给出最优功率分配下EE和SE的表达式,以提高SE为目标求出最优功率分配因子,将其代入EE的计算表达式后,将节点总功率作为优化变量以实现EE最大化,在此基础上,分析中继相对位置改变时EE和SE的变化趋势。仿真结果表明,相比随机中继等功率分配以及仅最优功率分配等方法,该方法具有更高的EE和SE。     

能效最优准则下的无人机中继系统的功率分配算法

由于无人机（Unmanned aerial vehicle,UAV）机动性好且部署简单,基于无人机中继的传输技术受到了广泛关注。功率作为通信系统的重要资源,其分配问题直接影响各条链路的性能和整个通信系统的能量效率。本文以莱斯衰落信道为背景,提出了一种在系统能效准则下的无人机中继通信系统的功率分配算法。首先在双跳放大转发（Amplify-and-forward,AF）中继传输模型的基础上建立功率分配的优化模型,将功率分配问题转化为求解最大系统能效的优化问题。在最优功率分配的求解过程中,先固定发射信号功率,获得波束形成优化方案;然后通过大信噪比区间近似,将非凸优化问题转化为凸优化问题;最后利用KKT（Karush-Kuhn-Tucker）条件,计算得出功率分配方案的闭式解。仿真实验表明,本文算法相对于迭代算法降低了算法复杂度。     

乘积转发型双向中继网络性能分析及功率控制研究

在高斯信道下,乘积转发（Product-and-forward, PF）双向中继网络可以提供比放大转发（Amplify and forward, AF）双向中继网络更低的误符号率（Symbol-error rate, SER）。为了研究PF中继网络在瑞利衰落信道下的性能,推导出了PF中继网络的SER性能渐进表达式,且理论分析显示PF中继网络比AF中继网络拥有更好的SER性能。仿真结果和理论分析吻合,充分验证了该表达式的合理性与PF中继网络的优越性。为了进一步提高PF中继网络的SER性能,以发射总功率为约束条件,提出了最小化SER的功率控制算法。仿真结果表明所提算法可以显著提高系统SER性能。     

Two way中继系统中的双向中继选择及功率分配策略*

通过中继选择和功率分配,可以达到提高two-way中继系统总速率的目的。综合考虑中继节点处的接收信噪比和中继节点到目的节点间的信道增益,提出了two-way AF中继系统中的双向中继选择策略(BRS);同时,在总功率受限的条件下,建立了two-way AF中继系统中的优化功率分配模型,通过对模型进行数学分析求解,提出了一种自适应的最优功率分配策略(OPA)。仿真结果证明两种策略均能提高系统总速率。     

Simplified relay antenna selection with source beamforming for MIMO two-way relaying networks

A simplified relay antenna selection with source beamforming (RAS-BF) scheme is advocated for multiple-input multiple-output (MIMO) two-way relaying networks (TWRNs) employing amplify-and-forward (AF) protocol, which does not require channel estimation at the relay node and the optimal relay antenna can be simply determined by comparing the minimum received pilot signaling powers pertaining to each antenna. The theoretical analysis of system outage probability and average symbol error rate (SER) shows that full diversity order can also be achieved by the simplified scheme. Simulation results are provided to verify our theoretical results and further illustrate that the simplified scheme outperforms the outage-optimal counterpart in the presence of channel state information (CSI) imperfections.     

多中继协作空间调制的中继选择及性能分析

针对多中继协作空间调制（SM）系统中的中继选择问题,提出一种基于中继节点位置的选择方案,并将该方案应用于系统中,对系统的误比特率（BER）性能进行了分析。该系统在源节点使用SM技术,每一时隙仅激活一根发射天线,并基于中继节点的位置信息,在全部中继中选择最接近源节点和目的节点间中点的一个放大转发（AF）中继进行转发。运用矩生成函数法推导了该系统在瑞利衰落信道下成对错误概率的解,并由此给出了系统的理论BER。仿真结果表明,与随机选择和循环转发中继的方法相比,该中继选择方法能够在系统中获得更好的BER性能。     

Bargaining game theoretic power control in selfish cooperative relay networks

Wireless cooperative communications require appropriate power allocation (PA) between the source and relay nodes. In selfish cooperative communication networks, two partner user nodes could help relaying information for each other, but each user node has the incentive to consume his power solely to decrease its own symbol error rate (SER) at the receiver. In this paper, we propose a fair and efficient PA scheme for the decode-and-forward cooperation protocol in selfish cooperative relay networks. We formulate this PA problem as a two-user cooperative bargaining game, and use Nash bargaining solution (NBS) to achieve a win-win strategy for both partner users. Simulation results indicate that the NBS is fair in that the degree of cooperation of a user only depends on how much contribution its partner can make to decrease its SER at the receiver, and efficient in the sense that the SER performance of both users could be improved through the game.     

Joint adaptive power allocation and interference suppression algorithms based on theMSER criterion for wireless sensor networks

In this study, a two-hop wireless sensor network with multiple relay nodes is considered where the amplify-and-forward （AF） scheme is employed. Two algorithms are presented to jointly consider interference suppression and power allocation （PA） based on the minimization of the symbol error rate （SER） criterion. A stochastic gradient （SG） algorithm is developed on the basis of the minimum-SER （MSER） criterion to jointly update the parameter vectors that allocate the power levels among the relay sensors subject to a total power constraint and the linear receiver. In addition, a conjugate gradient （CG） algorithm is developed on the basis of the SER criterion. A centralized algorithm is designed at the fusion center. Destination nodes transmit the quantized information of the PA vector to the relay nodes through a limited-feedback channel. The complexity and convergence analysis of the proposed algorithms are carried out. Simulation results show that the proposed two adaptive algorithms significantly outperform the other previously reported algorithms.