一种面向电池供电中继节点的中继选择方法

在协作通信网络中,信道条件较好的电池供电中继节点可能被频繁选择用于数据转发,导致电量快速消耗,甚至缩短网络生命周期。针对该问题,提出一种兼顾电池能耗、电池余量和信道状态信息的中继选择方法。根据节点电池能耗与电池余量的比值对链路的信噪比加权,选择加权后中继链路信噪比最大中继链路的源节点或中继节点发送数据。推导系统的平均转发信道容量和中断概率表达式,在此基础上的仿真结果表明,该方法在保证转发信道容量和中断性能的同时,能有效降低中继节点的电池能耗,延长协作通信网络的生命周期。     

无线传感器网络k-Anycast通信模型研究

针对无线传感器网络多基站多源路由问题,提出一种基于k-Anycast技术的路由协议,研究了多基站无线传感器网络中的最大生命期问题.首先根据数据能耗和数据流量守恒建立混合整型非线性规划模型,考虑到该教学模型为NP-hard问题,将其进一步转化为非线形规划模型,求解到达所有基站的链路,取最优k条链路为路由通路,根据链路生命...     

门限方案在Ad Hoc密钥管理中的应用

移动Ad Hoc网络是由移动节点组成的不需要固定基站的临时性计算机通信网络,无中心、动态拓扑和时变链路使得移动Ad Hoc网络的组密钥管理面临巨大的挑战。本文介绍了门限方案及改进的门限方案在Ad Hoc在传感器网络的密钥管理中的作用。     

5G超密集异构网络带内无线回传资源分配方案

为实现5G超密集异构网络中无线回传链路和接入链路之间的最优资源分配,研究多用户场景下双层异构网络的联合用户调度和功率分配问题,在队列稳定和无线回传资源有限的情况下,综合考虑用户调度、功率分配和干扰控制等因素,对带内无线回传的最优资源分配问题进行数学建模并求解,基于李雅普诺夫优化理论提出联合用户调度和功率分配的优化算法。将优化问题解耦为网络内各个用户的调度以及宏基站和小基站的功率分配过程,采用MOSEK求解器和二分类方法获得用户调度向量,利用拉格朗日乘子法求解功率分配问题,并通过队列的时刻更新过程实现最优资源分配。仿真结果表明,在多用户场景下,该方案能够有效提升网络总吞吐量以及网络效用,并且毫米波频段的通信性能优于传统蜂窝网络频段。     

TD-LTE异构网络时隙配置干扰仿真研究

针对TD-LTE异构网络基站间使用灵活时隙配置技术而出现的不同场景干扰问题,建立相关的TD-LTE异构网络链路仿真平台对干扰进行仿真和分析。研究结果表明:常规时隙下,布置的家庭的数量将影响其对宏基站干扰的大小,且宏基站用户的上行传输受到的干扰较强;较之于常规时隙,在交叉时隙下,宏基站的下行传输受到家庭基站的上行传输的干扰较强。     

基于能量收集技术的无线协作网络中继选择

针对目前能量收集技术能够收集到的可用能量受限,导致无线协作网络中继节点处易出现能量短板的问题,为了避免整个网络因中继节点大量死亡而瘫痪,提出了一种基于能量收集技术的无线协作网络中继选择方案,即联合最大能量和最大数据传输链路的中继选择方案。首先,基于节点的能量收集状况,选出每跳中能量最大的节点进行解码转发;然后,结合每连续两跳的链路传输状态,选出与源节点和目的节点之间的数据传输信道最优者作为中继节点。结合Nakagami-m信道衰落模型,将该方案与随机选择方案、最大数据链路信道增益(MaDs)方案和基于中继-窃听链路最小信道增益(BNBF)方案进行对比分析,结果表明:在满足收集的能量足够用于下一时隙能量收集和数据传输的前提下,用于能量收集的比例越小,网络中断概率越小;联合最大能量和最大数据传输链路的中继选择方案在网络中断性能方面优于其他方案,其中断概率随信噪比的增大而减小,特别是当平均信噪比为38dB时,网络中断概率降到10^-5。     

基于Macro、Femto的双层网络的性能分析

主要研究在已有的宏基站网络的基础上部署"毫微微蜂窝(Femto)"基站,从而形成独特的双层网络结构下终端用户的接收信噪比(SIR)的分布。通过对宏基站、Femto基站分别进行Fluid Mod-el、空间泊松随机点过程进行建模,推导出用户的接收信噪比的分布函数。大量的蒙特卡洛仿真结果表明,所推导出的理论分析结果能十分准确地描述终端用户的接收信噪比,其理论分析方法可以方便地用于网络性能分析、设计与优化。     

光载无线网络的MAC层优化控制及性能分析

同播光载无线分布式天线系统(Radio-over-Fiber based Distributed Antenna Systems,RoF-DAS)中,基站在下行链路采用同播方式向多个远程天线单元(Remote Antenna Units,RAUs)传输无线信号,而不同RAUs覆盖的用户站点在上行方向通过不同长度的光纤链路接入位于基站的无线网络接入点。文中提出一种并行调度门限服务方式下的IEEE 802.11 PCF接入控制策略,通过捎带技术实现数据传输和数据请求过程的并行处理,同时利用门限服务方式进行数据传输,以提高信道资源利用率,减小光纤引入时延对网络性能的影响;建立数学模型,分析得出系统平均排队队长和吞吐量的闭式解析式,弥补了在研究光载无线网络性能时仅依靠实验进行性能分析的不足。通过仿真实验和理论分析验证了 所提策略对提高网络吞吐量和缩短数据排队等待长度的有效性。     

异构网络下带内回程基站部署方案

针对异构密集蜂窝网络中小基站双工模式不同导致的网络干扰,设计一种带内全双工(IBFD)基站部署方案。建立IBFD基站部署的最优化模型,利用基于贪心算法的混合带内/外全双工模式选择算法近似求解该模型,并通过部署适当比例的带内回程基站以最大化系统容量。仿真结果表明,该方案能有效协调小基站对宏基站的跨层干扰与小区间干扰,提高系统频谱效率。     

基于非泊松点过程建模的微基站部署研究

为了提升实际基站部署时的合理性,针对异构蜂窝网络(HetNet)的基站部署,同时考虑了宏基站(mac-ro base station,MBS)与宏基站、宏基站与微基站(pico base station,PBS)部署的相关排斥性,采用蜂窝网络渐进增益分析法推导出两层非泊松网络的覆盖率,并针对网络能效进行分析,推导出系统吞吐量和网络总能效.最后,提出了一种针对微基站发射功率的能效优化算法,通过优化PBS发射功率使网络能效最大化.仿真结果表明,提出的模型覆盖率优于两层HPPP模型,能效优化算法最高可使系统能效提高约30％,在实际基站部署时应调整合适的基站间距和发射功率.     

面向多层无线边缘环境下的联邦学习通信优化的研究

现有的联邦学习模型同步方法大多基于单层的参数服务器架构,难以适应当前异构无线网络场景,同时存在单点通信负载过重、系统延展性差等问题.针对这些问题,文中提出了一种面向边缘混合无线网络的联邦学习高效模型同步方法.在混合无线网络环境中,边缘移动终端将本地模型传输给附近的小型基站,小型基站收到边缘移动终端模型后执行聚合算法,并...     

Physical layer security via maximal ratio combining and relay selection over Rayleigh fading channels

In this paper, the impact of both maximal ratio combining (MRC) and relay selection on the physical layer security in wireless communication systems is investigated by analyzing critical issues such as the probability characteristics of the legitimate receiver (Bob) and malicious eavesdropper (Eve)’s end-to-end signal-to-noise ratio (SNR), the secrecy outage probability and the average secrecy channel capacity over Rayleigh fading Channel, etc. Unlike the conventional physical layer security schemes, we assume that Bob receives its data from both the relay and the source via cooperative relay, provided that MRC is employed at the receiver. Particularly, compared to the conventional MRC methods, the proposed method is capable of achieving a higher spatial diversity order by performing relay selection, as validated by performing the theoretical analysis as well as numerical simulation. Furthermore, the closed-form expressions in terms of secrecy outage probability and average secrecy capacity are all consistent with the numerical results. Finally, the proposed scheme may be substantially affected by a number of parameters such as the number of relays, the SNR of links and the ratio of main-to-eavesdropper ratio (MER) λ_ME.     

Diversity order of multiuser two-way relay networks with beamforming over Nakagami-m fading channels

The diversity performance of multiuser two-way relay networks is investigated over Nakagami-m fading channels.We consider an amplify-and-forward relay network with beamforming at the base station and all the mobile stations,and derive closed-form lower and upper bounds on the outage probabilities of two unidirectional links,respectively.Moreover,the exact expression for the diversity order and the asymptotic expressions for the outage probabilities of two unidirectional links are given too.Finally,simulatio...     

超密集网络中基于多基站博弈均衡的分布式无线资源管理算法

移动边缘计算和超密集网络技术在扩大移动设备计算能力和增加网络容量方面有明显的优势.然而,在两者融合的场景下,如何有效降低基站之间的同信道干扰,减少任务传输的时延和能耗是一个重要研究课题.本文设计了一个基于多基站博弈均衡的分布式无线资源管理算法.将小基站之间的无线资源管理问题转化为博弈问题,提出一种基于奖励驱动的策略选择算法.基站通过迭代不断更新其策略的选择概率,最终优化子信道分配和发射功率的调控.仿真结果表明,我们的算法在提高信道利用率和降低任务处理的时延和能耗方面具有优势.     

Optimal algorithm for Multi-hop relay selection based on cognitive radio

Relay selection, also called opportunistic relay, is capable of fast narrowing the search scope, finding the optimal relays and achieving a better cooperative transmission. With the continuous expansion of network capacity, the coverage area and the participating relays, it is unwise to traverse all the nodes to select the best relay. An optimal scheme based on cognitive wireless multi-hop relay selection has been proposed in this study, in which a threshold value is set for the signal-to-interference-plus-noise ratio (SINR). Only when the SINR exceeds the threshold can the node be selected as the relay node. Because of the random distribution and geographical universality of the relay, the candidate relays would better be limited within a particular area. Then a model based on stochastic geometry is established to rapidly find the relay which meets the demand near optimally, without needing of the global channel state information of the network in advance. The simulation results show that the optimized scheme can reduce the searching time and improve the performance of the secondary transmission. In addition, theoretical formula of the outage probability and channel data transmission rate has also been derived and verified its effectiveness through simulation.

     

ICRN功率分配与中继选择联合优化

针对工业认知无线电网络中出现的无线干扰和冲突严重,特别是工业现场的金属环境和移动特性造成多径与阴影衰落,从而使得传输可靠性难以保证的问题,引入感知信道概率及信道可用度概念,提出一种联合优化中继选择与功率分配的算法。该算法给出3种认知中继选择方案,分别是信道增益最大准则、最近准则及调和平均准则,并在源节点和所选中继节点之间进行最优功率分配,以最小化网络中断概率。仿真结果表明,与平均功率分配算法相比,所提算法能更好地降低系统中断概率,提高传输可靠性。     

基于最佳候选的蜂窝网络低能耗基站部署算法

无线异构蜂窝网络中微基站的过度增加会导致能量效率的降低。针对基站部署中的绿色通信问题,提出了一种基于最佳候选的低能耗基站部署算法。首先,设计了最佳候选点选择策略来选择一组基站候选点集合,然后再利用贪婪算法选择可以使得网络能量效率达到最大值的微基站,该方法限制了用户分布对基站部署的影响。仿真实验结果表明,在多种负载情况下,提出方法在满足网络容量的同时不仅增加了能量效率还增加了网络总流量,中负载能量效率提高了36%。     

协作通信中基于AHP的灵活节能中继选择算法

目前无线协作通信系统中存在系统能量消耗大、网络生命周期短等问题,良好的中继选择方案是减小能耗的有效途径。因此,提出基于AHP的灵活节能中继选择算法。在信息传输阶段,由控制单元根据协作概率判断节点是否激活自身侦听广播信息包,为减小能耗对协作概率进行优化,并根据系统中断概率获得预计信息量的表达式。采用层次分析法综合考虑节点剩余能量比、链路信噪比、中断概率,从激活状态下的节点中灵活选择优化中继节点进行协作传输。仿真结果表明,该方案在预计即时信息量、中断概率、能耗均衡方面具有一定优势,能够有效减少协作通信网络中的能量消耗,提升网络整体性能。     

基于合作博弈的认知卫星网络信道分配与上行功率控制算法

随着通信业务需求的不断增长,频谱资源的有限性使得卫星通信网络和地面网络都面临着严重的频谱危机。认知无线电技术的出现,使得卫星网络与地面网络共用频率资源以提升网络效用成为可能。文中对认知接入分配给地面网络作为主用户的同一频谱资源的认知卫星网络的功率控制和信道分配问题进行了研究。根据卫星网络和地面网络的特性构建了合理的系统模型,并利用中断概率门限表征了信道估计误差对系统容量的影响。为了保护主基站的通信性能,在考虑信道估计误差、信道资源约束、认知卫星用户最大发射功率和微波基站干扰约束的条件下,根据议价博弈理论设计了优化函数。其次,根据凸优化理论推导了最优发射功率和信道分配的闭式解,并在此基础上设计了一种对偶迭代算法来求解该优化问题。最后,根据卫星网络的特性设置了合理的网络参数,并根据参数利用Matlab仿真平台对提出的算法进行了仿真实验。仿真结果表明:所提方法在不同到达速率的条件下均具备良好的收敛性;信道估计误差会降低网络的总容量;所提方法在波束数多于15个时,相比比例公平性算法容量提升超过50 bps/Hz,相比最大容量法公平性能提升超过一倍,因此,相较于这两种方法,该方法能在系统容量和用户间公平性之间获得较好的折中。     

Multiple frequency reuse schemes in the two-hop IEEE 802.16j wireless relay networks with asymmetrical topology

In this paper, throughput performance of the access links (i.e., base station to mobile station and relay station to mobile station) is analyzed for the two-hop IEEE 802.16j wireless relay networks with asymmetrical topology. In specific, three frequency reuse schemes are proposed to improve the spectrum efficiency of the access links: (1) an isolation band based frequency reuse scheme (IBFRS) which introduces an isolation band surrounding each relay station (RS) cluster (i.e, a separate RS or several adjacent RSs) so that the throughput of the access link can be improved by allowing frequency reuse between RSs and the base station (BS); (2) the dynamic frequency power partition (DFPP) scheme for reusing the frequency among RSs; (3) the selective reuse (SR) scheme for the RSs to further selectively reuse the frequency in the isolation band according to the interference measurement. Comprehensive simulation shows that by applying the proposed IBFRS+DFPP+SR, the throughput of the access link can be significantly improved.