基于HARQ的协作与非协作传输能耗比较分析*

摘要：针对无线通信中不同协作方式的HARQ能量消耗问题,建立了协作和非协作HARQ过程的状态转移模型,分别分析了非协作传输（单用户链路）和协作传输（MIMO,MISO,SIMO及SISO）方式的平均总能量消耗。通过对传输时延和发送能量的联合优化,达到最小化平均总能量消耗的目的,并比较了协作与非协作五种传输方式的总能耗（energy consumption）。仿真结果表明,短距离传输时,非协作传输比协作传输更节能;在长距离传输时,五种传输方式的能耗由低到高的依次分别是MIMO,MISO,SIMO,SISO和非协作传输方式。     

基于协作通信技术的无线再生中继网络中的功率最优分配

针对无线再生中继网络的系统性能与系统误帧率、中断概率等有关问题,以协作通信技术中的多用户协作分集协议MDP(Multi-user Diversity-cooperative Protocol)为基础,设计了新型的MDPTS(Multi-user Diversity-cooperative Protocol Transmission Scheme)传输方案,优化了信号传输过程,提升了信号传输效率与网络吞吐量。在此基础上以系统误帧率最小为目标,提出了在发射端和中继器间的功率分配方案,以误帧率下届为目标函数,通过拉格朗日法求得系统的功率分配最优解。仿真结果表明,与采用传统传输方案的网络相比,采用MDPTS传输方案的网络具有更高的分集增益和复用增益,因此系统性能也更好。     

无线传感器网络中的协作节点个数优化

为了提高无线传感器网络的能量效率,传感器节点采用空时编码协作和收端分集协作来传输信息.通过分析传感器节点的电路能耗和传输能耗,分别给出了两种协作方式下的网络总能耗.研究表明,对于每种协作方式,传输距离一定时,通过优化接收端协作节点的个数,可以使总能耗降低,传输距离不同时.最优的协作节点个数也不同.仿真结果显示,优化的收端分集协作总比传统的无协作方式能耗低,而当传输距离大于一个门限值时,优化后的空时编码协作优于收端分集协作.     

无线传感器网络中ARQ协议能量有效性分析

综合无线传感器网络节点电路能耗和信道传输能耗,建立了ARQ协议传输每比特负载数据的等效能耗数学模型和以链路最低能耗为有效性优化目标,通过MATLAB仿真计算,分析研究了高斯白噪声信道条件下,ARQ协议的能耗与传输帧长和误帧率的关系以及一定范围内电路参数对能耗性能的影响,讨论了最低能耗状态下的最佳帧长和最佳误帧率。     

基于协作通信技术的无线非再生中继组播网络中的功率最优分配

针对无线非再生中继网络中多播协作通信系统的节点功率最优分配问题,提出了一种新的基于多用户协作分集协议(multi-user diversity-cooperative protocol)的MDPTS(multi-user diversity-cooperative protocol transmission scheme)传输方案.在总功率一定时,利用分集复用增益的权衡对系统的性能进行了分析.在此基础上以系统误帧率最小为目标,提出了发射端和中继器间的功率优化分配方案,在信噪比足够大的条件下,以误帧率下界为目标函数,通过拉格朗日法求得系统的功率分配最优解.仿真结果表明,与采用传统传输方案的网络相比,采用MDPTS传输方案的网络具有更高的分集增益和复用增益上限,因此系统性能也更好.     

无线中继网络中基于方向天线的MAC协议

无线中继网络是指网络中的节点互相通信成为中继节点之间,中继节点之间距离很近可以形成协作分集,该文对这种网络进行了研究,引入多天线技术(MIMO)中的波束成型技术来消除信道间干扰,实现并行传输数据,分析了协作传输策略,结合协作传输策略对中继节点的功率分配进行了优化,基于合协作传输策略设计了一种基于方向天线的MAC协议.经过分析和实验仿真,基于MIMO波束成型的协作传输方法在相同情况下比其它的方法增加15％以上的信道容量.     

几种协作分集模式能量消耗比较

为了提高通信性能和延长无线网络生命周期,提出了统一的系统模型;分析了选择译码转发(SDF)和多输入多输出(MIMO)协作工作模式,研究了影响能耗的几个因素。研究表明,对于同一平均误比特率值,SDF系统比单输入单输出(SISO)系统的能量消耗低;当发射节点数目固定时,MIMO协作方式接收节点不是越多越好,而是存在一个最佳数目。短距离时,协作MIMO系统比传统SISO系统的比特能耗高。大于临界距离时,协作MIMO系统才能节省能量。     

基于MIMO技术的无线胶囊内窥镜接收系统

本文旨在为胶囊内窥镜系统提出一种提高图像传输速率并降低误码率的方法——MIMO（Multiple Input Multiple Output）技术来提高传输可靠性。为了不增加发射端的体积和功耗,我们使用单个发送天线,而在接收端采用多个接收天线即SIMO（Single Input Multiple Output）系统,同时我们仿真了各种分集接收技术的性能,选出一种最优的接收合并方式。     

杂波加噪声环境下MIMO雷达检测性能分析

MIMO雷达采用空间分集和波形分集技术, 使其在目标检测等方面与传统雷达相比有明显的优势, 逐渐成为了一个未来雷达方向的研究热点. 本文在杂波与自身噪声都存在的条件下, 给出了MIMO雷达检测模型, 导出检测性能的理论公式, 并且在多脉冲积累的条件下与相控阵雷达做仿真比较, 得出当信噪比大于10dB时, MIMO雷达有着明显的优势.     

异构无线传感器网络中基于选择分集的节点协作策略*

为提高无线传感器网络在大量节点参与协作情形下的能量效率,提出一种带有反馈信道的虚拟协作簇间传输方案。此方案利用选择分集算法,在一定的服务质量要求下,能获得较大的选择分集增益,从而进一步降低了单位比特能耗。仿真结果表明,此方案能在很大程度上节省单位比特能耗,延长网络生命周期摘要内容。     

Hybrid Supervised-Unsupervised Channel Estimation Scheme with Dynamic Transmission of Pilots

Multiple-Input Multiple-Output (MIMO) digital communications standards typically include pilot symbols in the definition of the transmit signals with the purpose of acquiring the Channel State Information (CSI) using supervised algorithms at the receiver side. Such pilot symbols convey no information and, therefore, system throughput, spectral efficiency and transmit energy consumption are all penalized. In this article, we propose to acquire the CSI combining supervised and unsupervised algorithms. Our strategy avoids the periodical transmission of unnecessary pilots by using a simple decision criterion to determine the time instants when the performance obtained with an unsupervised algorithm degrades or, equivalently, the time instants when pilots are required. We show the performance of this scheme for MIMO systems with Decision-feedback equalizers at the receiver.     

Joint rate and cooperative MIMO scheme optimization for uniform energy distribution in Wireless Sensor Networks

An energy efficient adaptive rate cooperative MIMO selection scheme is proposed for uniform load distribution in the cluster based wireless sensor networks. The intrinsic data flow direction in multi-hop cluster based sensor networks causes uneven load distribution in the network. The transit clusters and the clusters near the base station carry more network traffic than the other clusters. Cooperative MIMO can artistically reduce the per bit energy consumption, Space–Time Block Codes are designed to achieve maximum diversity for a given number of transmit and receive antennas with very simple decoding algorithm. In radio fading channel, STBC require less transmission energy than SISO technique for the same Bit Error Rate and can be employed practically in Wireless Sensor Networks by using the cooperative MIMO scheme. Considering Alamouti and Tarokh Space–Time Block Codes, the number of antennas at both the transmission and the reception sides are selected with respect to the cluster load. The crude energy consumption per cluster then refined through adaptive rate transmission. It has been shown that the load based joint adaptive selection of rate and cooperative nodes in clusters renders uniform energy consumption in the network.     

基于MIMO模式的无线传感器网络数据传输协议

在对分簇无线传感器网络在簇群内和簇群之间数据传输能耗进行分析的基础上,提出了一种在簇群间采用MIMO模式进行数据传输的方法。该方法以HEED协议为基础,将MIMO模式引入到簇群间的数据传输过程中,极大地降低了传输能耗,并且创建了一种基于MIMO技术的分簇传感器网络能耗模型,推导出实现网络能耗最小化时系统参数的最优值。实验结果显示,与HEED协议相比,该方法更显著地降低了网络的总体能耗,使网络具有更长的生存期。     

LEACH无线传感器网络中增加协作传输的能耗研究

针对LEACH分簇路由协议存在簇间能耗不均的不足,利用分集增益消除多径衰落的特点,将协同通信的思想应用于无线传感器网络,解决无线传感器网络中LEACH协议下的簇间能耗不均衡问题。仿真结果证明:当节点间距离大于阈值距离时,协作传输可以有效地降低节点的能耗,从而均衡了整个网络的能耗。     

无线传感器网络中一种基于虚拟MIMO多播的多跳传输策略

虚拟MIMO技术能够有效减少信道衰落对无线链路的影响,节省无线传输时的能耗.结合MIMO多播和LEACH协议,提出新的虚拟MIMO多跳传输策略(VMMM),由于该策略避免了多跳数据转发时的簇内广播过程,从而提高整个网络的能量有效性.为优化该传输策略的性能,本文对VMMM策略的能耗进行建模分析,并在此基础上通过联合优化以确定满足最小能耗时的网络参数.仿真结果表明,与已有的虚拟MIMO多跳传输策略—vMISO协议相比,VMMM策略能够显著提高网络的能量有效性,有效延长网络生存时间达50%以上.     

Cyclic-delay time-reversal space-time block codes for single-carrier transmission with frequency-domain decision-feedback equalization

Transmit diversity is an important multiple-input multiple-output (MIMO) approach to improve the transmission reliability;however,it is usually designed with maximum-likelihood detection.In this paper,we investigate a simple transceiver structure for single-carrier MIMO systems,in which the cyclic-delay time-reversal space-time block code (CDTR-STBC) is employed at the transmitter,and the frequency-domain decision-feedback equalization (FD-DFE) is used at the receiver.We separate the transmit antennas into ...     

LTE系统中MIMO传输模式性能分析与仿真

LTE协议中虽然规定了多种MIMO模式的传输方案,但并没有给出各自的适应环境。为此对各种MIMO模式进行分析仿真验证,得出各自的适应环境具有非常大的意义。主要分析了LTE协议中的三种MIMO传输模式,分别是发射分集、闭环秩为1的空分复用和闭环秩为2的空分复用,经过仿真验证得出了各自的使用环境。     

一种新的无线传感器网络高能效协作路由算法

为解决无线传感器网络在数据采集过程中的能量节省与能耗均衡问题,结合LEACH的分簇思想和PEGASIS的链路传输特点,利用协作MIMO技术,提出了一种新的高能效协作路由算法HECRA。该算法利用内网数据融合与协作MIMO技术减少了簇内链路短传输与簇间长输的能量消耗,通过构建代价函数选择最合适的路由路径以实现能耗均衡。理论分析了系统进行数据采集时各节点能耗以及系统总能耗,实验仿真结果表明,相对于LEACH与PAGASIS,提出的HECRA算法在网络生命周期上得到了很大的改进。