无线中继信道中继位置对信道容量影响的分析

以最大化中继协作系统的信道容量为目标,研究了三节点无线中继信道中,中继节点位置对信道容量的影响。通过构造特定函数,给出了不同情况下信道容量的表达式,研究了信道容量最大时的最优中继位置。进行仿真,结果表明应用本文方法能准确有效地分析研究不同信道衰落参数下的信道容量和最优中继位置,且结论与直接求解信道容量计算公式时相同,并大大简化了运算复杂度。此外,该方法对其他准则下协作伙伴的选择具有指导意义。     

基于异构多中继网络的压缩转发系统

提出了一种异构多中继压缩转发系统理论模型,其中继节点将模拟信号量化压缩成数字信号后,以不同功率经高斯信道发送给目的节点,目的节点经合并译码得到信源节点信息的估计值。然后对该种模型提出了相应的理论分析框架,并根据高斯信源（Chief executive officer,CEO）问题和香农信道容量理论推导出系统模型的表达式。最后结合总功率受限的情况,在信源节点与中继节点之间进行了功率分配,使得系统性能最优。仿真结果表明,该系统的信噪比性能优于同条件下的放大转发系统。     

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...     

全双工协作中继网络的遍历容量分析

为了对无线网络开展合理设计,就存在直达通信链路的多节点全双工协作中继网络(FD-CRNs)进行了研究。首先,在同时考虑网络内节点的互干扰与全双工(FD)节点进行自干扰消除后的残余自干扰的情况下,基于Nakagami-m衰落就中继节点,分别采用放大转发与解码转发协议的不同场景对遍历容量展开了分析。接着,通过将求解遍历容量转化为求解接收信干噪比的原点矩,求得遍历容量的近似闭合表达式。最后,通过仿真分析了不同中继转发协议、Nakagami-m衰落参数、残余自干扰、互干扰、节点传输功率等不同因素对遍历容量的影响。仿真结果表明,提升节点的发射功率能一定程度提高遍历容量,解码转发协议抗干扰的性能优于放大转发协议。当其他通信参数一定时,中继节点采用解码转发协议时具有更好的容量性能表现。     

高斯信源下多中继网络的分布式压缩转发系统与优化设计

提出了一种模拟高斯信源通过多中继网络进行压缩转发的系统模型,该系统模型可以描述实际中传感器受限于环境或成本,只能进行简单的模拟信号发送,而中继器能够进行复杂的分布式信源编码和信道编码的传感中继网络。本文提出了该系统的理论分析框架,对传感器网络的分布式信源编码问题,采用CEO理论建立多中继网络的率失真函数,结合Shannon信道容量理论,将传感器网络与数字通信网络建立联系。本文提出了系统的优化设计理论方法,在总功率受限条件下,在传感器网络和通信网络之间进行功率分配,使信噪比性能达到最大。理论分析和仿真结果表明,本文提出的方法比模拟中继转发系统在低信噪比区域抗干扰性能更好。在高信噪比区域,随着总信噪比约束的增大,可提高至10 dB以上。     

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。     

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。     

隧道多中继协作通信系统功率分配与容量优化

基于多波模信道模型建立了矩形隧道多中继协作通信系统模型,给出了放大转发和译码转发协作模式下多中继协作通信系统的信道容量计算公式。在系统总功率受限的情况下,提出了基于遗传算法的隧道多中继放大转发协作通信系统优化功率分配方法和隧道多中继译码转发协作通信系统多重KKT优化功率分配方法,以优化系统的信道容量。仿真结果表明,隧道多中继协作通信系统优化功率分配方法可提升系统的信道容量。     

基于混合译码放大转发的最优中继选择方案

为在较低误码率的基础上延长网络寿命,提出基于混合译码放大转发(AF)中继策略的最优中继选择方案。通过构造基于目的节点接收信噪比和网络寿命中继选择的联合优化函数,实现最优中继的选择。设定中继节点的接收信噪比门限,根据信噪比门限值,将所有的中继节点分为AF和译码转发2种中继策略转发类型,分别计算2种类型的中继节点在目的节点的接收信噪比,根据中继选择的联合优化函数合理选择最优中继。仿真结果表明,在相同条件下,与基于AF的中继选择方案相比,该方案不仅在误码率性能方面有明显改善,而且可以延长网络寿命,提升系统性能。     

多向中继网络中的协作复用技术

为提升多向中继网络的频谱效率,提出一种基于协作复用的传输技术,多个配置单天线的中继节点对空间复用信号进行放大转发,接收节点收到足够数量的样本即可译码,减少了发送时间,提高了传输的有效性。针对三节点数据交互的情形,分析了该技术的频谱效率。结果表明,在高信噪比区域,相对于传统的和基于协作分集的传输方案,该技术的频谱效率分别提升了100%和200%。     

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...     

MIMO系统中的最优中继选择方案

研究多输入多输出中继系统中基于放大转发协议的最优中继选择方案,推导出中断概率和平均信道容量的闭式表达式,并对不同中继节点数时的中断概率和平均信道容量进行仿真。结果表明,该方案可以有效降低系统中断概率,且随着中继节点数的增多,系统平均信道容量优于直接传输方案。     

协作通信中一种中继节点选择方案的设计

针对协作通信系统中源到中继及中继到目的两阶段的瞬时信道状态信息(CSI)影响系统整体误码率(BER)的问题,提出一种综合衡量两阶段信道系数的中继选择方案.首先,根据每个候选中继的CSI,比较源到中继及中继到目的的两阶段信道系数,选出两者中较差的信道状态;然后,按照较差的信道状态对候选中继排序,得到近似较优的中继节点集合;最后,从中选择两阶段信道系数之和最大者作为被选中继参与协作传输.仿真结果表明,当候选中继节点数为100及5,BER下降到10^-4及10^-5时,所提的中继选择方案与基于最优较差信道的中继选择方案、基于最近邻关系的中继选择方案相比,所需信噪比(SNR)分别降低了0.4 dB和0.2 dB.所提方案能够增加无线中继网络的信息传输范围,提高信息传输的可靠性.     

基于放大转发和协作拥塞的窄带物联网物理层安全技术研究

基于蜂窝的窄带物联网NB-IoT(Narrow Band Internet of Things)技术发展迅猛,随着节点数目的急剧增加及窄带无线网络的开放性,其安全问题面临严重的挑战.针对NB-IoT的不可信或窃听节点会带来严重安全威胁的问题,利用其上下行信道状态可知和半双工的特性,提出利用中继节点地放大转发、协作拥塞及联合协作保障物理层安全.放大转发节点对源信号进行放大和转发,协作拥塞节点发射干扰信号,调整波束赋形因子和功率使干扰到达目的节点为零而到达窃听者非零.仿真表明,中继节点所带来的分集增益能显著改善接收节点的信号质量,提升5倍安全容量,在不需要加密算法的情况下,确保窃听者无法获取有用信息,保证信息传输的安全.安全容量是指合法接收端可以正确接收,而窃听者即无法获取信息的最大可达通信速率.     

基于自适应中继的认知协作网络功率分配

在中继系统中基于译码转发(DF)的功率分配算法会由于译码错误造成误差变大,而基于放大转发(AF)的功率分配算法会引起噪声放大。针对上述问题,提出一种基于自适应中继的多载波正交频分复用认知协作功率分配算法。根据传输信号的信噪比自适应选择合适的转发算法分配功率,保证主要用户的干扰温度保持在合理限度内,并最大化系统的信道容量。仿真结果表明,与DF算法、AF算法相比,该自适应算法在低信噪比区域与高信噪比区域均能获得较高的信道容量。     

解码转发中继传输系统能量效率的分析与优化

针对延时约束下的解码转发单、双向中继系统,分析2种系统的能量效率,并将传输时间和发射功率联合优化,实现能量效率的最大化。通过信道容量及信噪比表达式将发射功率表示为传输时间的函数,将联合优化问题转化为2个决策变量的优化问题。根据多元函数极值理论和梯度下降算法寻找最佳传输时间最小化能量消耗,给出能量消耗最小化的算法。仿真结果表明,解码转发双向中继传输方式适合于上下行速率不对称的应用场合,而解码转发单向中继转发方式则适合于终端带有移动性的场合。     

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。     

协作通信的中继选择策略性能研究

在解码转发协议的基础上,研究了全选中继策略和机会中继选择策略的中断概率性能,推导了瑞利衰落下的两种策略的中断概率精确闭式结果,给出了高信噪比时的中断概率近似表达式.通过理论分析和数值仿真结果得出:在信噪比足够高或在中继-目的信道性能优于源-中继的信道性能的情况下,这两种策略具有相同的中断概率性能;源-中继的信道性能比中继-目的节点的信道性能越好,全选中继策略的性能越优于机会中继选择策略的中断概率性能.     

同步协作中继系统的波束形成通信方案的设计*

从多输入多输出（multiple-input and multiple-output,MIMO）系统所设计的Alamouti码中得到启发,针对在无线协同信道之上的同步协作中继系统提出了一种新的通信方案。为了在大中断率和低成对误码率(PEP)的情况下能有效地传送信号,源天线采用功率分配波束形成技术,中继节点采用放大转发(amplify and forward,AF)技术。研究和仿真表明,对给定效率R,所提出的模型与以前的通信方案尤其是广播通信模型相比,在中断率和成对误码率上都有明显的改善。这一发现可能会对未     

基于节点剩余功率的多中继选择算法

提出一种基于节点剩余功率的多中继放大转发协同节点选择算法,根据节点信道状态信息(CSI)和剩余能量信息对网络生存时间进行优化,使用加权函数和信道容量增益门限进行多协同节点选择。仿真结果表明,对于动态和固定功率分配,该算法选择三四个中继可使协同通信系统性能达到最优;相对基于CSI的单中继选择算法,当中继数为4时,其在动态功率分配时的网络生存时间最高可延长82%。