无线通信中的协作分集方案的研究

在无线通信信道的研究中,协作分集是改善信道接收端的误比特率的基t,--t~t术,它可以使得系统获得额外的分集增益。经研究表明,不同的协作中继策略可以获得不同的性能。文章主要阐述了固定型放大转发（AF）,选择型译码转发（SDF）和混合型放大译码转发方案（DAF）三种策略的基本原理和信道容量,简单介绍了编码协作（CC）,最后描述了在不同信道下不同方案的性能分析,展望协作通信的发展方向。     

非正交选择译码转发协同

为了提高两跳中继网络的传输速率和协同分集增益,该文提出一种非正交的选择译码转发策略传输数据。单节点协同时,协同节点仅在正确译码时采用和发送节点非正交的时序转发;在多节点协同时,采用一种节点选择算法选择译码正确且信道条件最佳的节点用于非正交转发。这种协同策略可获得和非正交放大转发相同的分集复用折衷性能,但其实现更简单,且在低信噪比时中断性能更好。     

基于译码——转发的多中继协作节点选择方法

由于协作通信技术能够抵抗信道衰落的影响,提供分集增益,成为目前研究热点之一。针对传统多中继译码转发协作通信中,所有潜在中继均参与协作从而导致系统的低资源利用率问题,提出了一种基于信道容量增益的中继节点选择策略。仿真结果表明,该策略只需选择一半的中继节点数就能获得和最优中继选择方法非常相近的系统性能,同时降低了系统的功率损耗和实现复杂度。     

Nakagami-m衰落信道下固定增益中继系统性能分析

 在Nakagami-m衰落信道下,分析了两跳固定增益放大转发中继通信系统的性能.首先采用基于概率密度函数(PDF)的性能分析法推导了无协作分集时系统的中断概率和平均误符号率(ASER)的闭合表达式,然后采用基于矩生成函数(MGF)的方法推导了有协作分集时系统的中断概率和ASER表达式以及接收信噪比的n阶矩的闭合表达式.仿真结果显示,所推导的闭合表达式与数值仿真结果吻合良好,协作分集和较大的m值可提升系统性能,中继前后两跳的信道质量对系统性能的影响并不相同.     

结合信道编码的两用户协作分集方案及其性能研究

基于一种分布式空时码的非正交协作分集（DSTC-NOCD）系统,并且结合信道编码,在译码转发（DF）中继信道模型下对两用户协作分集的方案性能进行了研究。通过将turbo码和空时码引入到协作分集中,在准静态的瑞利衰落信道下对此方案的误比特率进行了系统仿真。仿真结果表明：即使协作用户间的信道存在噪声,该文所采用的方案仍优于未加信道编码的分布式空时码的非正交协作分集系统,使得误比特率进一步降低。     

卫星网络的协作通信技术

分析了用于点对点和点对多点通信链路协同通信技术的使用.通过设计一个简单的中继模型来分析多节点协作通信方式.运用放大转发、解码转发协作协议,分别计算比较了链路的效率和同步性,以通过不同的中继协议来仿真中断概率与频谱效率的理论性能.仿真分析表明,完全功率分配比平均功率分配方法提高约3dB的信噪比.     

Nakagami-m衰落下AF部分中继选择系统性能研究

在放大转发中继系统中,基于Nakagami-m衰落场景,借助概率密度函数、累积分布函数和矩生成函数性能分析法,推导了部分中继选择策略下协作分集系统采用不同调制方式的平均错误符号概率（ASEP）闭合表达式,给出了该系统协作分集下的分集阶数,并指出了在这一场景下影响ASEP性能的因素。仿真结果表明,所得的闭合表达式与数值仿真结果有良好的吻合性能,尤其在中高信噪比区域,所提方案具有很好的渐近性能,并通过仿真曲线进一步验证了与所提命题的一致性。     

多中继协作通信系统的中断概率分析

协作分集不仅能提升数据传输速率,还可以提高数据传输的稳定性。协作通信方法使用带有一根天线的移动台,在多用户环境中可以共享其他移动用户的天线,这样可产生多根虚拟发射天线,进而得到相应的分集增益,改善移动通信系统的性能。现在通过研究发现,在多中继协作通信中,非对称信道采用放大转发方式下的中继传输,在AF重复转发和机会转发2种方式下表现出了较小的链路中断概率,系统性能得到明显的提升。     

选择软消息转发协作下的物理层网络编码

为解决5G协作通信中基于软消息转发协作(Soft?Message?Forward,SMF)物理层网络编码存在的噪声放大等问题,提出一种基于选择软消息转发(Selective Soft?Message?Forward,SSMF)协作的物理层网络编码及其门限判决译码算法.根据迫零检测后噪声最小的叠加信号可靠性最高原理,从中继节点接收信号集中选择可靠性最高的信号,映射为对数似然比形式,来提升误码率(Bit Error Ratio,BER)性能,并降低复杂度.仿真表明:采用二进制相移键控调制,且各信道为准静态瑞利衰落信道时,所提SSMF协作编码性能相对更优.当BER为10-3时,相对去噪转发分集、SMF及译码转发协作方案,所提协作可分别获得约0.7dB、1.1dB与2.3dB的性能增益.     

基于MI模型的自适应译码协作通信方案

针对传统译码转发协作通信系统中,中继节点译码成功后转发固定长度码字导致无线资源利用率较低的问题,本文在准确预知信道状况的基础上,利用互信息模型,提出了一种自适应调节转发码字码长的译码转发算法,在满足系统误码率要求的前提下,本算法能以最短码长转发码字,从而使无线资源的利用率最大化。理论分析和仿真结果表明,在信噪比相同,且满足给定误码率条件下,本算法与传统译码转发算法相比能更加有效的利用无线资源。     

网络-信道联合编码的DmF协作通信技术

提出了一种采用网络-信道编码的解调前传(DmF)协作通信方案.与译码前传(DF)相比,DmF协作方式在中继处只对信号进行解调而非译码,因此,大大降低了中继节点的复杂度.在由两个用户、一个中继节点和一个基站组成的通信模型中,采用LDPC信道编码与网络编码结合的方式,构造了一种DmF协作传输方式.在基站处,通过构造的H矩阵对来自两用户及中继的信号进行联合译码.仿真结果表明:所给方案的性能优于非协作方式及无网络编码的协作通信方式,随着信噪比的增加这种优势会更加明显;另外,DmF的性能与DF的非常接近,但其设备复杂度却大大降低,因此DmF比DF方式更具实用性.同时,该方案在降低设备复杂度、减少延迟、有效对抗无线信道慢衰落、提高通信性能及频谱利用率等方面都是非常有效的.     

Particle swarm optimization–based power allocation for Alamouti amplify and forward relaying protocol

The performance of wireless communication systems is improved over flat fading channel by using Alamouti coding scheme, which provides the quality of diversity gain. In this paper, performance analysis of symbol error rate (SER) and particle swarm optimization (PSO)–based power allocation (PA) for Alamouti amplify and forward (AF) relaying protocol using maximum ratio combining (MRC) technique is presented. Analytical expression of SER upper bound and SER approximation is derived for Alamouti AF relaying protocol with quadrature phase shift keying (QPSK) modulation over Rayleigh fading channel and Rician fading channel. In addition, PSO‐based optimum PA factor is calculated on the basis of the minimum SER of proposed method. PSO‐based optimum PA gives 0.5 dB of improved signal‐to‐noise ratio (SNR) compared with the equal power allocation (EPA). The theoretical approximate SER result is compared with the simulated SER. The proposed protocol provides full diversity gain and reduces SER compared with the existing AF and decode and forward (DF) relaying protocols over Rayleigh fading channel and Rician fading channel.     

Mixed AF and DF cooperative relay systems and their performance bounds analyses

This paper analyzes the performance bounds of a wireless relay system consisting of several relay stations working on both amplifier‐and‐forward (AF) and decode‐and‐forward (DF) protocols. We want to study the outage probability behavior of the proposed mixed AF and DF relay systems under independent Nakagami‐m fading channels. In particular, we will derive the lower and upper bounds of outage probability of the mixed AF and DF relay systems based on maximal ratio combining diversity reception. The results give optimal configuration of AF and DF relays under a specific channel condition, thus helping us to design an optimized mixed AF and DF relay system in a generic fading environment. The trade‐off between complexity and performance is discussed in this paper. In addition, we will use computer simulations to verify the effectiveness of the proposed mixed AF and DF relay configurations. Finally, the power allocation issues for such a mixed AF and DF relay system will also be discussed. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

DTR91散射通信设备在岛屿通信中的应用研究

对流层散射通信与其他通信手段相比具有诸多独特优点,特别是在海上应用时具有优于陆地的信道传播特性。美国海军将散射通信视为解决岛屿通信最有效的手段而大量应用,Comtech公司研制的DTR91系列散射通信设备就是其中的典范。论述了DTR91系列散射通信设备的组成和主要技术指标,着重分析了其自适应均衡及分集接收技术体制,并介绍了在岛屿通信中的应用情况。表明散射通信是跨海岸-岛、岛屿间远距离通信不可或缺的一种重要手段。     

基于信道探测的对流层单载波传输技术研究

针对对流层散射信道的特征,设计了基于信道探测的对流层单载波传输方案,论述了其原理,从理论上分析了其性能.并与最佳合并的多重分集性能作了对比,实验模型的实测结果与理论分析结果有较高的一致性,证明了理论分析的正确性.这一理论用于实践可以显著地简化设备,对通信系统的研发具有较高的参考价值.     

多天线中继网络中的终端性能和多样性分析

The performance of multi-antenna multi- relay cooperative system is investigated in this paper. Two relaying strategies, i.e., reactive and proactive strategies are analyzed with the Amplifyand- Forward (AF) and Decode-and-Forward (DF) protocols. We derive the Cumulative Distribution Function (CDF) of the received Signal-to-Noise Ratio (SNR) at the destination, which is used to calculate the exact outage probability, for both AF and DF protocols. According to these results, we conclude that a cooperative network which composes K relays each equipped with nr antennas can achieve maximal order-(2nrK+1) diversity gain, by proper processing at relays and destination. Furthermore, the performance comparison is given, in terms of outage probability. These two strategies outperform each other in different scenarios in AF protocol, whilst proactive strategy is always better than its counterpart in DF protocol. According to these results, the optimal power allocation schemes among relay nodes are also presented, with reasonable power constraint.     

基于散射信道的单载波频域均衡算法仿真

从对流层散射通信信道的特点出发,介绍了单载波频域均衡技术原理与系统结构,研究了可适用于对流层散射通信且易于工程实现的几种频域均衡算法,并创新性地研究了将单载波频域均衡技术与分集接收技术相结合的可行性及系统性能,在理论分析的基础上借助Matlab软件进行了仿真验证,给出了仿真结果,并对其进行了分析。仿真结果验证了算法的有效性以及单载波频域均衡技术与分集接收技术相结合的可行性,为其在散射通信系统中的应用和工程实现提供参考和指导。     

Cooperative quadrature physical layer network coding in wireless relay networks

This paper proposes a cooperative quadrature physical layer network coding (CQPNC) scheme for a dual‐hop cooperative relay network, which consists of two source nodes, one relay node and one destination node. All nodes in the network have one antenna, and the two source nodes transmit their signals modulated with quadrature carriers. In this paper, a cooperative quadrature physical layer network coded decode‐and‐forward (DF) relay protocol (CQPNC‐DF) is proposed to transmit the composite information from the two source nodes via the relay node to the destination node simultaneously to reduce the number of time slots required for a transmission. The proposed CQPNC‐DF relay protocol is compared with time‐division multiple‐access amplify‐and‐forward (TDMA‐AF), TDMA‐DF, cooperative network coded DF (CNC‐DF) and cooperative analog network coded AF (CANC‐AF) relay protocols to demonstrate its effectiveness in terms of bit error rate (BER) and system throughput under different propagation conditions. The simulation results reveal that the proposed CQPNC‐DF relay protocol can significantly improve the network performance. Compared with two TDMA schemes and CNC‐DF, the proposal can provide up to 100% and 50% throughput gains, respectively. Moreover, no matter what the scene, the proposed scheme always has the lowest BER in the low SNR region. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.     

对流层散射通信信道建模及系统性能仿真

对流层散射通信是一种利用对流层媒质的不均匀性来实现超视距通信的方式.在分析对流层散射信道的统计特性的基础上,根据WSSUS假设建立了快衰落特性下的散射信道仿真模型,并进行了系统性能的实验仿真.同时通过理论计算,得出了该信道误码率的理论曲线,并与仿真结果进行比较,证明了对流层散射信道模型的合理性,该模型为分析系统的性能提供了一个有效的系统平台.     

认知无线电在散射通信中的初步应用

对流层散射通信是一种典型的随参信道,突出表现为多径传播,它会降低散射通信的可靠度.为了抵抗由于多径传输所带来的散射通信性能恶化,通常采用分集接收技术.文中探讨了认知无线电在散射通信中的初步应用,提出一种FDD(频分复用双工)自适应选频的散射通信设备,从而减小现有设备的复杂度.