Two-Way中继系统中基于最小化总功率的功率分配策略*

在保证系统QoS前提下,为了降低Two-Way中继系统的总功率开销,提出了一种基于最小化总功率的优化功率分配策略。首先对Two-Way中继系统中断概率的闭合表达式进行了推导;在系统中断概率等于某一恒定值的条件下,建立了最小化系统总功率的优化模型。通过拉格朗日乘数法对优化模型进行了求解。仿真结果证明了此策略能降低系统总功率开销。     

Two-path中继系统中基于最小化中断概率的功率分配方法

为了降低two-path中继系统的通信中断概率,针对DF协议中继,推导了two-path中继系统在存在中继间干扰情况下的中断概率闭式解,并在总功率受限的情况下,提出了一种最小化中断概率的最优功率分配算法。仿真验证结果表明该算法能够有效地降低系统的中断概率,提高系统的性能。     

基于CR-NOMA网络的功率分配策略及中断性能分析

非正交多址接入技术(Non-orthogonal Multiple Access,NOMA)可以提高频谱效率,降低传输时延。另一种可以提高频谱效率的技术是认知无线电技术(Cognitive Radio,CR)。针对CR-NOMA中继网络,推导得到系统和次级用户的中断概率闭合表达式。为了最小化系统中断概率,研究了功率分配问题,并分析了功率分配因子对系统性能的影响。最后,通过蒙特卡洛仿真验证了理论结果的正确性。     

认知无线中继网络最小化中断概率功率分配算法

为提升认知无线中继网络的中断性能,通过分析系统中断概率及用户功率分配情况,提出一种最小化中断概率的功率分配算法。给出在主用户干扰约束和总功率约束条件下最小化中断概率的数学优化方程组,根据用户的最大发射功率与干扰电平阈值的受限关系,分别考虑分配功率不超过干扰电平阈值、中继节点功率受限于干扰电平阈值以及所有节点受限于干扰电平阈值这3种情况,对应提出3种最佳功率分配方案,并基于KKT条件求解最优值。实验结果表明,该功率分配算法与基于频谱共享以及基于机会主义中继选择的中断概率分析方法相比,性能增益提升显著,并且在总功率、干扰电平变化的条件下,所采用的功率分配方案提升系统中断性能效果较好。     

双向AF中继系统中继选择及功率分配策略

为了提高双向中继系统的系统可达总速率,提出一种Two-way AF中继系统的最大化瞬时信噪比乘积（MISP）的中继选择策略,该策略联合考虑了两条链路的链路质量,实现了最优中继选择。在此基础上,运用信噪比平衡技术进行瞬时功率分配（SNR-Balancing-IPA）,推导出了最优功率分配方案的表达式。理论分析和仿真结果都表明,建议的最大瞬时信噪比乘积中继选择及SNR-Balancing-IPA的策略有效提高了系统的可达总速率,降低了系统的中断概率,改善了系统的性能。     

基于部分信道信息的中继选择与功率分配算法

针对传统中继选择算法反馈开销大、信道条件利用不充分以及等功率分配算法资源利用率低等问题,在放大转发协作通信网络中,以最小化系统中断概率为目标,提出基于部分信道状态信息的中继选择与功率分配算法。指出源-中继-目的节点传输链路所能获得的信噪比受制于源-中继及中继-目的链路中接收信噪比较小者,各中继依据自身到源及目的节点链路的统计信道状态信息,采用不同的反馈策略向源节点进行信息反馈,由源节点完成中继选择,通过凸优化方法对所选择的源和中继节点进行功率分配。仿真结果表明,与基于第一跳信道信息的算法相比,该算法在仅增加少量反馈的条件下可明显降低系统的中断概率,且与同等反馈负荷下的其他算法相比,仍能获得较好的中断性能。     

改进的解码转发多跳中继系统及最优功率分配

多跳信道的中断性能较差,且节点接收设备上的多跳分集信道较为复杂。为此,基于解码转发多跳信道和多跳分集信道,提出一种改进的解码转发多跳中继系统,解决上述2种信道性能和复杂度的矛盾。推导中断概率的计算公式,以最小化系统中断概率为目标,利用拉格朗日乘子优化各节点的功率分配。仿真结果表明,改进系统能获得比传统多跳中继系统更低的中断概率,最优功率分配方案下系统的中断性能优于均匀功率分配方案,并且性能优势随跳数增加更为明显。     

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。     

基于网络编码的线性多跳网络最优功率分配

在瑞利衰落环境中,提出一种基于物理层网络编码的双向线性多跳网络最优功率分配方案。在系统中断概率一定的条件下,以最小化系统总功率为目标,利用凸优化理论获取各节点的分配功率。数值结果显示,该方案能得到各节点的最优发送功率,并且随着节点数目或者路径损失因子的增大,节省的系统总功率越多。     

在认知中继网络中基于放大转发与最佳中继的最优功率分配算法

由于受认知无线电与中继通信技术的启发,提出了一种认知中继网络模型.该模型由源节点、目的节点、认知中继节点及主用户(primary user,PU)构成.认知中继节点以与PU共存的方式为源节点辅助传输信息到目的节点,只要保证其对PU通信造成的干扰在PU干扰门限值以下.假设源节点、目的节点和认知中继节点之间的瞬时信道边信息(channel side information,CSI)和认知中继节点到主用户之间的均值信道增益已知的前提下,研究该模型中的认知中继节点分别采用放大转发(amplify-and-forward,AF)和基于AF的中继选择(selection AF,S-AF)下的功率分配策略,该策略以最小化系统中断概率为目标,同时也满足认知中继节点的发射功率约束(包括总发射功率和个体发射功率约束)和对主用户的干扰功率约束.最后,通过数值仿真来验证推导出的功率分配策略.仿真结果表明:本文提出的最优功率分配策略,无论在AF,还是S-AF下,均能明显的改善系统的中断性能和平均吞吐量;同时在S-AF下最优分配策略可以得到更高的平均吞吐量,因此中断概率更小.     

一种双信道协作中继的认知网络功率分配算法

针对认知无线网络主、次用户的互相干扰对网络中断性能以及系统传输效率的影响进行了研究,采用一种双信道协作中继的传输方案来减少干扰,并提出一种基于中断概率的最优功率分配方案来改善中断性能和传输效率。在该传输方案中,主、次系统通过对接收的主信号和复合信号进行处理,采用连续的干扰解码和消除得到去干扰信号。该功率分配方案在保障主系统中断性能的前提下,提出次系统中断概率的优化方程,通过关联功率分配因子来实现最大化次系统吞吐量。实验结果表明,该算法在改善中断性能和系统吞吐量方面具有较好的效果。     

非对称双向多中继系统机会式网络编码中断概率分析

首先建立了非对称双向多中继系统数学模型,采用机会中继策略,推导出了该模型在译码转发方式下采用网络编码时的中断概率表达式, Monte Carlo仿真和理论值非常吻合,充分验证了该表达式的正确性。其次分析了不同中继节点位置,不同中继节点个数和不同功率分配因子等情况下的系统中断性能,揭示了功率分配因子与中继节点个数和位置以及系统总功率的内在关系。仿真结果表明,在非对称双向多中继系统中同时采用网络编码和机会中继时,功率分配因子取值为0.6时可获得最佳的系统中断性能,并指出在研究中断概率问题时,中继节点位置是一个不可忽略的因素。     

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。     

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。     

机会中继协同通信系统在Nakagami-m衰落信道中的折中性能分析及系统优化

针对外部窃听者对多中继协同通信系统中信息传输带来的安全威胁,提出一种由中继节点在转发信息的同时发送人工干扰信号的协同安全传输方案,并对该方案在Nakagami-m衰落信道中的安全性能进行了分析,推导出了用于评估机会中继系统可靠性的中断概率和安全性截获概率的闭式表达式,并在此基础上从可靠性和安全性两方面对系统的折中性能进行了讨论。通过仿真,验证了推导的正确性,明确了中继个数对系统折中性能的影响。最后,为进一步提高系统折中性能,讨论了系统中人工干扰信号与通信信号间的功率分配问题,并通过仿真得到了能使系统折中性能达到最优的功率分配因子。     

一种改进的自适应全双工中继系统中继策略

提出了一种基于源节点到中继节点(SR)信噪比门限和中继节点最小自干扰的全双工中继策略,并在此基础上与SR最大信噪比的全双工中继策略相结合,构建了一种改进的自适应全双工中继系统。在对等功率分配条件下使用DF协议转发时对自适应全双工中继系统的中断概率进行了分析,结果表明 与自适应半双工中继策略相比,提出的自适应全双工中继系统的中断概率更低。与基于SR最大信噪比的全双工中继策略相比,一般情况下,当SR信噪比系数较大时,自干扰信号也较强,此时所提自适应全双工中继系统采用基于SR门限和最小自干扰的中继策略,中断概率较低;而在自干扰信号较小的情况下,该自适应全双工中继系统将采用基于最大SR信噪比的全双工中继系统的中继策略,能维持较好的中断性能。