一种交互式中继选择策略

提出了一种协作中继网络的交互式中继节点选择(IRS)策略。用户首先分布式构造基于信道状况及中继节点负载情况的中继选择函数,选择最优的中继节点;中继节点再根据资源分配情况、业务优先级以及加权信道调度算法进行反向用户选择。仿真结果表明,相比于已研究的算法,所提出的IRS算法结合了信道状况、MAC层资源与用户业务状况等因素,利用用户和中继之间的两步式交互中继选择来调节小区内的用户负载分布,获得了小区吞吐量与用户公平性之间的折衷。     

协同认知无线网络中自适应中继节点选择算法

最优停止规则算法的优点是避免主用户考察所有次用户,使主用户能在较短观测时间内挑选出满足通信服务质量的中继节点。但存在些许不足之处,如仅考虑了单次协同通信情况,没有充分利用历史中继节点选择信息。为了克服上述缺点,需要优化该算法的性能,通过引入反馈机制,提出了自适应中继节点选择算法,在每次中继节点选择结束后更新信息库中次用户中继概率,主用户从中继概率高的次用户开始观测。研究结果表明:自适应中继节点选择算法的效率要比最优停止规则算法高;该算法可进一步减少观测次数,降低系统的传输时延和观测能耗,提高主用户的平均吞吐率。     

多用户对多中继双向通信系统中继选择与功率分配策略

针对多用户对多中继双向通信系统,提出了一种中继选择与功率分配联合算法,目的是改进系统的误码率性能和降低系统的运算复杂度。所提出的新型联合算法为每对用户节点选择出最佳中继,最佳中继将接收到的信息进行网络编码后向所有节点广播,联合算法也对每个节点的发送功率进行分配。建立了新型联合算法下系统的误码率闭合表达式,并验证了解析分析的正确性。结果表明,与传统的等功率发送算法相比,本文的联合算法可以获得更好的误码率性能。     

基于PF调度的多源多中继协作网络节点选择

针对多源多中继协作网络模型,提出一种公平的节点选择与用户调度方案。出于优化平均信道质量的思想,每个传输时隙,选择信道条件差异最大的两个用户同时进行传输信息。中继节点选择基于PF比例公平调度算法,能保证中继节点处的负载均衡。然后在中继端采用一种网络编码传输方案。最后,与其他2种调度方案相比较仿真系统的误码率性能。     

认知中继网络的多中继选择方法

将中继协作技术用于认知无线电网络可有效对抗信道衰落,提高频谱利用率,然而如何选择中继协助源节点传输信息是一个亟待解决的问题。该文根据多中继协作时目的节点信噪比的一阶偏导数特征,定义了中继协作效率,设计了基于协作效率的迭代中继选择方案。考虑到认知中继网络的非集中式结构,该文将虚拟计时器引入中继节点,提出了基于迭代中继选择方案的分布式算法,通过各中继基于协作效率的虚拟倒计时及信息交互实现了分布式迭代中继选择。复杂度分析和数值仿真结果表明,该算法复杂度较低,且性能接近最优解。     

分布式双向中继选择算法及用户功率分配

针对放大转发的瑞利双向中继信道的节点选择问题,提出了基于部分信道信息的分布式双向中继选择算法。算法通过计算双向链路的接收信噪比,推导出满足目标接收信噪比的转发阈值,各中继节点根据该阈值决定是否参与转发,从而实现分布式选择。此外,考虑用户总功率受限的情况,在分布式中继选择基础上提出了优化功率分配策略,使双向信道的接收信噪比更加接近。仿真结果表明,分布式中继选择算法与最优多中继算法的系统传输速率相似,计算复杂度大大降低,尤其是在中继数目增大的情况下更加明显。优化功率分配策略能进一步提高系统能量效率,在相同性能下可节省7%左右的功率。     

一种基于混合智能算法的协作中继选择新方法

针对多用户多中继场景下协作通信系统的中继选择问题,提出了一种基于混合智能算法的协作中继选择新方法。不同于现有的为每个源节点分配一个中继节点的中继选择方法,新方法建立了为每个源节点分配一个或多个中继节点的优化模型,以最大化多用户多中继协作系统的最小接收信噪比为优化目标,采用结合了模拟退火与遗传算法的混合智能算法来搜寻中继选择问题的最优解。仿真结果表明,所提方法可显著提高目的端的接收信噪比,且算法具有较强的全局搜索和快速寻优能力。     

协作通信中的中继技术研究

随着无线信道环境的复杂多样,本文引入了协作通信,并探讨了协作通信中的中继节点选择和功率分配两个重要的技术,最后提出了基于中继节点选择和功率分配的联合优化算法。     

不对称放大转发双向中继功率分配及中继位置选择

该文研究基于放大转发中继的不对称双向中继系统容量问题。首先,在瑞利衰落信道环境下,从双向通信的角度,通过理论分析得出其中断概率精确表达式和渐进表达式。理论分析发现节点发射功率和源节点目标速率共同决定系统中断概率,并且在大多数业务下系统中断性能仅取决于单向链路,而与另一链路无关。基于此,以优化系统中断性能为目标,提出一种基于业务知识的节点功率分配算法和中继位置选择算法。数值仿真实验结果表明,通过功率分配和中继位置选择可以显著提高不对称放大转发双向中继系统的中断性能。     

跨小区多跳中继协作通信的无线通信能效优化 *

针对蜂窝网中某一基站处于体眠状态时引起各用户的通信中断问题,提出利用中继协作通信实现跨小区多跳通信的迭代中继选择算法.该算法是在有多个中继节点可为目的节点提供协作中继时,将源节点到目的节点的数据传输分为3个连续时隙,选择满足目的节点信噪比最大化的中继,以协作效率为依据删除协作效率最小的中继节点,从而逐次优化中继选择结果.仿真结果表明,该算法在跨小区多跳的通信过程中,能选择出协作效率最高的中继节点,减少协作中继的数量,可以减少中继对能源不必要的消耗,改善小区内中继协作效率,在多跳的过程中节省源节点的发射功率,从而达到能效优化的目的.     

基于D2D通信系统中的一种跨层中继选择算法

在D2D通信系统与蜂窝网络共存的场景下,引入中继节点可有效提高D2D链路的吞吐量和D2D用户对蜂窝用户的干扰。文中基于译码转发模式,结合跨层协作通信的思想,提出了一种基于物理层和数据链路层的跨层中继选择算法。该算法结合物理层的信道状态信息和数据链路层的队列状态信息,两个参数进行最优中继节点的选择。并最终通过仿真验证表明,基于跨层中继选择算法可提高通信系统的吞吐量,同时降低了通信系统的平均时延和数据包错误率。     

Cross Layer Relay Selection in Device-to-Device Communication

Cross layer optimization for relay assisted wireless communication is important as it caters for parameters in more than one layer thereby a more holistic insight to the performance of proposed algorithms is realised. Due to the nature of the wireless channel, the availability of perfect channel state information may not be guaranteed. Moreover for relay selection algorithms, where mobile user equipment are used as relays, optimizing a relay defined utility can motivate relaying. This work proposes a cross layer stable matching based relay selection algorithm for relay assisted device-to-device communication. The cross layer parameter defined by this work is a function of data rate at the physical layer and queueing state information at the media access control sub-layer. The selection problem is modelled as an optimization problem for which stable matching is used to suitably allocate relay-enabled user equipment to source-destination pairs. To evaluate the performance of the proposed algorithm, spectral efficiency, energy efficiency and fairness were used as performance metrics. The proposed cross layer algorithm was compared with the best source-relay selection algorithm, best relay-destination selection algorithm and a random selection algorithm. Unlike other works, our proposed algorithm is channel uncertainty aware. The proposed cross layer selection algorithm was shown through simulations to offer improved spectral efficiency  performance of 16% over the random selection algorithm. Furthermore, there was a fairness improvement of 0.01 and 0.02 over the best source—relay and the best relay—destination selection algorithms respectively.

     

A coalitional game‐based relay load balancing and power allocation scheme in decode‐and‐forward cellular relay networks

In this paper, a game theoretic relay load balancing and power allocation scheme is proposed for downlink transmission in a decode‐and‐forward orthogonal frequency division multiple access‐based cellular relay network. A system with a base station communicating with multiple users via multiple relays is considered. The relays have limited power, which must be divided among the users they support. In traditional scheme, each relay simply divides its transmit power equally among all its users. Moreover, each user selects the relay with the highest channel gain. In this work, we do not apply the traditional relay scheme. It is because the users are distributed randomly, and by applying the traditional relay selection scheme, it may happen that some relays have more users connected to them than other relays, which results in having unbalanced load among the relays. In order to avoid performance degradation, achieve relay load balancing, and maximize the total data rate of the network, a game theoretic approach is proposed, which efficiently assigns the users to relays. The power of each relay is wisely distributed among users by the efficient power allocation scheme. Simulation results indicate that the proposed game‐based scheme can considerably improve the average sum‐spectral efficiency. Moreover, it shows that by applying the game, users who can connect to uncongested relays join them as opposed to connecting to congested relays. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于自私行为分析的超密集D2D中继选择算法

在超密集D2D通信中,目前的中继选择方案主要假定中继设备具有主动意愿参与数据转发,但部分理性中继设备出于自身考虑,可能会存在时延或拒绝转发的自私行为,进而影响用户体验效果。从中继设备自私行为角度出发,提出了D2D通信中自私中继设备识别方法,进而提出了基于自私行为分析的超密集D2D中继选择算法。首先,定义了联合兴趣度、转发历史比率和中继物理状态3个中继识别属性因子,并通过三角模糊函数计算三者的权重,从而对具有自私行为的中继设备完成识别。其次,基于理想解相似性偏好排序方法实现了中继设备的最终选择方案。仿真结果表明,所提算法能更有效地识别D2D通信中的自私中继设备,与其他中继选择算法相比,在D2D通信转发成功率、系统平均吞吐量和平均时延等方面均取得了显著进步。     

TD LTE-A系统下的中继规划技术

LTE-A通过使用中继技术达到提升小区边缘用户吞吐量、拓展小区覆盖和提升小区频谱效率等效果。文中针对中继在小区中配置和使用的问题,在TD LTE-A系统下提出了一种中继规划方案。结合中继位置选择和中继服务基站选择两种方法得到中继规划方法;考虑两跳中继场景下的链路信干燥比,并得到最优频率效率的中继选择算法;结合两者得到中继规划方案并进行仿真。仿真结果显示,采用了中继规划方案的回溯链路的信干燥比得到平均约2 dB的提升,且使小区吞吐量提升了约13%。     

AF双向中继网络中一种新的中继选择算法

通过高信噪比条件下AF双向中继网络总速率的近似表达,给出了链路增益乘积和系统总速率之间的关系式。基于此关系式提出一种最大化链路增益乘积中继选择算法(Maximum Relay Selection,MRS),在中继处引入门限,将链路质量超过门限的中继选出建立可靠候选集。在建立的可靠候选集中以两跳链路增益乘积最大化为标准,实现最佳中继选择。通过仿真将该中继选择算法与现有AF双向中继网络3种不同中继选择算法进行性能比较。仿真结果表明,该中继选择算法能在同时保证AF双向中继网络两跳链路质量的前提下,提高系统的总速率。     

SER‐Based Relay Selection for Two‐Way Relaying with Physical Layer Network Coding

To enhance the symbol error rate (SER) performance of the two‐way relay channels with physical layer network coding, this letter proposes a relay selection scheme, in which the relay with the maximal minimum distance between different points in its constellation among all relays is selected to assist two‐way transmissions. We give the closed‐form expression of minimum distance for binary phase‐shift keying and quadrature phase‐shift keying. Additionally, we design a low‐complexity method for higher‐order modulations based on look‐up tables. Simulation results show that the proposed scheme improves the SER performance for two‐way relay networks.     

基于负载均衡的中继选择和频谱转移联合优化策略

针对负载失衡或热点覆盖无线中继网络,提出一种基于负载均衡的自适应中继选择和频谱转移联合优化策略。定义了一种衡量一个站点对周围同频站点干扰程度的干扰容量,为某站点对其他站点的干扰提供了量化分析指标。当用户申请接入时,首先根据各条链路的信道状况选择首选接入站点和备选接入站点,当首选接入站点负载过重而无足够资源使其接入时,对接入备选站点和从与首选站点同扇区的其他站点向首选站点进行频谱转移的性能进行比较,选择一种维持系统性能较好的方式接入。仿真结果表明,所提算法在中心小区的频谱效率和阻塞率都优于单一的基于负载均衡的中继选择策略和单一的基于负载均衡的频谱转移策略,并且平均干扰容量也最低,对周围小区的系统性能影响较小。     

基于负荷平衡的混合式中继选择新算法

现有的中继选择算法通常带来中继负荷失衡问题,可能导致中继节点资源的非公平利用。为解决这个问题,首先对中继负荷失衡问题进行了分析,接着使用链路信噪比和中继节点负荷作为模糊控制的输入参量,提出了负荷平衡中继选择(LBRS)算法;其次,针对LBRS算法中存在的低信噪比区域误比特率偏高的问题,进一步提出了LBRS的改进算法,即基于负荷平衡的混合式中继选择(HRS)算法。仿真结果表明,与典型的最优中继选择(BRS)算法比较,HRS算法在平衡中继节点负荷上具有非常显著的优势,在误比特率性能上稍逊,总的来说是一种性能优异的中继选择算法。     

两级中继选择的协作CR-NOMA网络性能分析

本文研究了中继选择方案对协作下认知非正交多址（CR-NOMA）网络中断性能的影响,提出了一种两级中继选择方案。第一时隙在保证主用户服务质量的基础上,次级网络源节点向认知中继集群广播叠加信号。第二时隙认知中继提供解码转发服务,协助源节点传输信息。基于上述假设,推导了次级用户中断概率的闭合表达式并给出了分析结果。证明相比于部分中继选择策略,两级中继选择策略可以达到更好的中断性能和更大的分集增益。同时本文的分析结果验证了备选中继节点数目和功率分配因子对系统中断性能的影响,蒙特卡罗仿真验证了理论结果。