多天线认知协作通信系统的性能分析

在多个主用户同时存在的情境下,提出了一种新的两跳认知协作通信系统,并对该系统进行了性能分析。该系统的信源和中继均只具有单个天线,而在信宿处配置了多根接收天线并使用了最大比合并技术来进行信号的接收。此外,对该认知协作通信系统在瑞利衰落信道下的中断概率性能进行了研究,推导得到了中断概率的准确闭合表达式,以及在高信噪比时的渐进表达式。通过利用计算机仿真验证了理论分析的正确性。     

NOMA系统的被动中继选择策略研究

针对传统的多中继协作网络传输中低频谱效率和高功率消耗等问题,在非正交多址技术的多中继协作通信网络中,提出一种基于中断概率的被动中继选择策略。推导网络中两个用户的中断概率的精确表达式,并分析两个用户在高信噪比下中断概率的近似结果和它们的分集增益。仿真分析中继数目、中继位置和功率分配系数对两个用户中断性能的影响。与非正交协作网络中部分中继选择策略仿真对比,结果表明,中继数目大于2时,该策略分集增益更大,并且随着中继数目的增大,该策略具有显著的中断性能优势。     

认知中继选择系统发射功率受限时的性能研究

基于译码转发协议,对一个双跳认知中继选择系统的中断性能进行了研究.该系统采用半双工的通信模式,所有节点均配置单个天线,次级系统同时受到来自于主接收用户最大干扰功率和最大传输功率的双重限制.在独立非同一分布的瑞利信道环境下,推导出了中断概率的准确闭合表达式和高传输功率时的渐进闭合表达式,并利用蒙特卡罗仿真实验对理论分析结果的正确性进行了验证.实验结果表明:中继个数的增加降低了中断概率,提升了系统的性能,但是提升空间有限.另外,最大干扰门限和最大传输功率的变化关系给系统性能的提升带来瓶颈.     

两路中继协作通信的中断概率及分集复用折中性能分析

为了提高协作通信系统的频谱效率和中断性能,给出了解码转发协议下的两路中继协作通信系统的模型。在该模型下,提出了两种数据传输模式,并分析了该两种数据传输模式的中断概率性能,推导了中断概率闭式结果及分集增益和复用增益之间的关系。仿真结果显示,与传统的两中继解码转发协议相比,两种传输模式的中断概率性能都有较大的提高。     

基于非规则LDPC码的协作MIMO系统性能分析

该文提出了一种基于非规则LDPC码设计的用户协作分集方案,并且给出了准静态的瑞利衰落信道下单用户单中继环境下的三种中继协议的性能比较和中断概率理论推导,比较分析了采用编码协作策略的双用户多中继环境下的系统的误比特性能和中断概率的仿真图。结果表明通过将非规则LDPC码引入到协作MIMO中,系统误比特率大大降低,同时中断概率也明显降低,性能得到显著改善。     

多用户环境下的认知协作通信系统性能分析

在存在多个主用户的环境下, 提出一种新型的两跳式协作通信系统, 并对系统的性能进行了分析。该系统在信宿处有多个次级用户接收机, 并且采用信道参数最优的方式进行用户选择。在瑞利衰落信道下, 对提出的协作通信系统的中断概率进行了研究, 得出了中断概率的闭合表达式及在高信噪比时的渐进表达式。最后通过计算机仿真验证了其有效性, 分析结果显示在多用户条件下系统的整体性能得到明显提高。     

基于中继联合优化选择的物理层安全方案

针对认知无线电(CR)网络中的安全传输问题,提出基于传输中继和干扰中继联合优化选择的物理层安全方案。在主用户网络和次用户网络共存的环境中,通过优化选取协作传输中继和协作干扰中继实现信息的安全传输,并分析推导出瑞利衰落环境下该方案保密中断概率的闭式表达式。仿真结果表明,在不同参数场景下,该方案均可实现较低的保密中断概率,提升CR网络的信息传输安全性能。     

干扰影响下无线携能通信双向中继系统中断性能分析

在无线携能通信双向中继系统中,大量无线信息发射源会导致系统性能受到同频干扰的影响。以基于射频能量收集的双向中继网络为研究对象,结合功率分离能量收集和解码转发信息转发方式,建立中继和接收端分别受到多个干扰源影响下的无线携能通信双向中继通信系统传输模型,在3个时隙信息能量同传的传输帧结构下,得到系统端到端信干噪比,并分析该传输模型下的中断性能。利用数学推导得出该系统在瑞利信道环境下的端到端信干噪比的累积分布函数闭式解,在此基础上求解中断概率闭式值,并通过数值仿真探讨干扰源个数、干扰功率以及功率分割比对系统中断概率的影响。仿真结果表明,所求中断概率闭式表达式与蒙特卡洛仿真中断概率曲线完全吻合,双向中继传输能有效降低系统中断概率,其中干扰源个数越多、干扰功率越大对系统的中断性能影响越大,但不影响系统的分集度,并且存在一个最优功率分割比值可使系统的中断性能达到最优,从而提升整个系统的传输性能。     

多中继混合转发协作传输策略研究

为了优化多中继协作通信系统的性能,提出了一种多中继混合转发协作传输策略(Multiple-Relay Hybrid-Forwarding Cooperative Transmission Scheme,MRHF-CTS)。该策略考虑多中继协作通信系统中的译码转发与放大转发以及两种转发方式带来的性能缺陷,根据协作中继节点接收信号的译码结果选择转发方式,同时引入协作中继节点之间数据来传输对系统性能的增益。对系统中断概率性能进行了推导与分析,结果表明,该策略在消除放大转发策略噪声累积的基础上,能够有效抑制协作中继节点错误检测译码转发给系统带来的不利影响,明显提升系统性能;在大信噪比情况下,可获得多中继译码转发协作通信系统的最佳性能。     

基于最佳中继选择的异构多媒体自适应协作分集算法

本文提出一种自适应协作分集方案,以保证异构多媒体业务中主用户传输的服务质量(QoS),并改善次级用户的数据传输性能。采用基于功率控制的系统模型,使得主用户的平均信道增益相对稳定,并且能够在次用户中进行估计,可以节省在反馈信道上的资源。根据次级用户传输过程中的中断概率提出次级中断概率的闭式表达式 ,在满足主用户传输过程中所需要的中断概率约束的条件下,针对主用户和次用户的协作性和瑞利衰落信道的适应性提出了最佳中继选择的自适应协作分集,尽可能地次级中断概率,并获得的分集增益。实验仿真结果表明,该算法可以减少次级用户的中断概率并提高频谱效率,有助于提升次级用户的数据传输性能。     

基于频谱合约的协作通信中继选择方法

针对认知无线网络中协作通信中继节点自私性的需求和非对称网络信息的特点,提出一种多用户协作通信合约机制的设计与实现方法。首先,通过将协作通信映射成劳动力市场,研究对称网络信息条件下多用户频谱合约建模方法;在此基础上,针对合约签订前中继节点私有信息隐匿性引起的逆向选择问题,研究非对称网络信息条件下频谱合约建模方法,以激励中继节点真实地反馈其类型信息和保证协作通信的实现。实验结果表明,雇主授权用户(PU)雇用信道状态好、协作成本低的非授权用户(SU),能获得较大的协作通信增益。提出的多用户协作通信合约机制能为无线频谱的高效利用提供新思路。     

基于协作频谱预测的认知网络吞吐率分析

频谱预测是将预测结果传递给次级用户（Secondary User,SU）,使SU有选择性地实施频谱感知,提高频谱感知的有效性。但是存在预测结果不准确的情况,影响整个网络的吞吐率。在基于遗传算法优化的神经网络预测模型基础上,提出了SU进行协作的频谱预测方法,提高了SU预测空闲信道的准确率。讨论了协作频谱预测条件下,在通信强度、协作用户数量、信道数量不同时的系统吞吐率。仿真结果表明协作频谱预测比传统非协作频谱预测系统吞吐率有较大提升。     

改进的多用户协作通信系统中继选择策略

基于多用户非再生协作网络,提出改进的多用户协作通信系统中继选择策略。假设在源节点和中继节点功率相等的条件下,利用源到中继、中继到目的节点的信道统计信息定义等效信道增益,并将其与信噪比结合,选择不同的中继节点集合,使得系统中断概率最小。实验结果表明,在高信噪比情况下,当中断概率为10?3时,与中继放大转发算法相比,可获得0.2 dB的信噪比增益,与单中继转发算法相比,信噪比增益为3.5 dB,能提高系统资源利用率。     

Cross layer multicarrier MIMO cognitive cooperation scheme for wireless hybrid ad hoc networks

The special multi-scenario of the topology in the wireless hybrid ad hoc networks is studied in this paper. A new performance evaluation link cognitive cooperation air time metric (LCCATM) and a novel cross layer multicarrier MIMO cognitive cooperation scheme are proposed. The proposed scheme integrated the attributes both of the new performance evaluation of the cooperative diversity and the attributes of the topology space. With the help of the proposed scheme, the cooperative ability of the networks is not only cognitive, but also topology aware. The average achievable sum rates and the outage probability of the networks are all examined with the cross layer constraints. The simulation results show that the proposed scheme can enhance the average rate performance and make the outage probability stable.     

认知无线网络中频谱预测的协作策略设计

在多主用户（PU）、多认知用户（SU）的认知无线网络（CRN）场景中,研究了频谱预测的协作策略设计问题。将频谱预测的协作策略设计问题归纳为一个优化问题,以整个CRN的吞吐率最大为优化目标,对参与协作的SU数量和数据融合门限进行优化,并提出一种搜索算法求解此优化问题,这是首次对协作频谱预测中的协作策略进行研究。在此基础上,提出了基于分组的协作频谱预测策略,并设计其帧结构。仿真结果表明,这种基于分组的协作频谱预测策略在满足虚警概率要求的前提下,能够以更低的协作预测能耗,达到更高的CRN吞吐率,从而提高了协作频谱预测的效率。     

Cognitive radio inspired NOMA with SWIPT for green multicasting in next generation wireless networks

This paper investigates an application of simultaneous wireless information and power transfer (SWIPT) in a cognitive radio (CR) inspired non-orthogonal multiple access (NOMA) framework with an aim to support simultaneous multicast services of delay sensitive traffic to a high priority multicast group and a low priority multicast group, modeled as primary user (PU) and secondary user (SU) respectively. A cooperative NOMA protocol is proposed where the nodes in the SU multicast group (SU-MG), located in between a common base station (BS) and the PU multicast group (PU-MG), act as relays. As an incentive, a provision is made such that the BS could support exclusive downlink transmission to the SU-MG. In view of the challenge of supporting sustainable network operation with their limited battery power, the SU relays are equipped with requisite harvesting hardware to harvest energy from the NOMA signal transmitted by the BS, using the principle of SWIPT. Closed form expressions of outage probabilities of PU-MG and SU-MG and their approximations under high SNR regime are derived to characterize the performance of the proposed protocol. Furthermore, allocation of exclusive time interval to SU-MG and power sharing of NOMA signal are optimized jointly with an aim to minimize the outage probability of SU-MG under the outage constraint of PU-MG. Simulation results are presented to validate the accuracy of the analytical expressions. Results highlight that proposed scheme performs much better in terms of energy efficiency of PU-MG as compared to that of traditional orthogonal multiple access and non-cooperative NOMA, both without SWIPT.