蜂窝小区内分层中继组播策略的信道容量分析

蜂窝网小区内,中继终端的移动性会引起协同中继信道的不稳定,进而造成组播码流的频繁中断. 为解决这一问题,提出了一种既能保持协同网络高带宽特性,又能改善组播服务连续性的分层中继组播策略. 利用抽象信道模型和非衰减无线信道模型,对满足该策略的分层多节点中继信道的容量进行了分析. 理论分析和仿真结果表明,同普通非分层中继网络相比,新策略虽然在信道容量上略有降低,但保证了组播服务的连续性.     

多协作中继系统的最优功率分配

提出了协作通信中多协作中继和多接收天线的功率分配的分析模型,采用了矩阵的奇异值分解的方法来分析系统的信道矩阵,得到了一种在功率一定的条件下使信道容量达到最大的最优功率分配方案(OPA),并得出了最优功率分配系数的封闭表达式,并与平均功率分配(EPA)做了比较,得出在相同条件下OPA(optimal power allocation)比EPA(equal power allocation) 的性能好。     

多源-多中继协作通信的中继选择与功率分配

针对多中继协作通信带来的中断性能差与高能耗问题,在N个源节点的混合译码放大转发网络中,提出了一种基于多源-多中继协作通信的中继选择与功率分配方案.该方案将空闲时的N-1个源节点当作"中继节点","中继节点"根据信道统计特性值自适应地降序排列,选取M个"中继节点"组成最优中继集合.当中断概率一定时,根据信噪比门限判断被选择M个"中继节点"的协作方式,构造系统总功率Lagrange函数,通过 Karush-Kuhn-Tucker极值条件求得系统各节点的最小功率.数值分析结果表明,在传输速率为0.5~0.8 bit·s-1·Hz-1范围内,相比于放大转发方式下的多源-多中继协作通信的功率分配方案,该功率分配方案的总功率节省了9~22 dBm,极大地减小了系统资源的消耗.     

基于HDAF系统的最优中继集合优化选择策略

针对混合译码放大转发协作通信最优中继集合选择困难的问题,提出了基于信道统计特性顺序排列的中继选择算法.首先,在各节点等功率分配下分析了各中继信道统计特性的参数运算,得到了使系统中断概率最小的中继集合,很大程度降低了运算复杂度.仿真表明,在相同情况下,与传统中继选择算法相比,这种算法平均中断概率更低.其次,对参与通信各节点的功率重新分配,系统性能得到了进一步提升.     

Optimal power allocation and optimal relay selection for D2D communication

Cellular users can be regarded as relay nodes in cooperation with the Device-to-Device (D2D)communication so as to lower the cost, improve spectrum efficiency and solve the problems of network coverage, as well as improving service quality. In this paper an optimal power allocation and optimal relay selection algorithm based on network coding is proposed for using cellular users in the bidirectional relay nodes system. By fixing the total power of the D2D link to be transmitted, this algorithm optimizes the transmission power of each node, and selects the relay node which can maximize the channel capacity of the D2D link as the best relay node. Simulation results show that compared with other protocols, the proposed protocol can significantly improve the channel capacity of the D2D link.     

协作通信中的中继节点选取和功率分配联合优化

为了优化协作通信系统的性能,提出了一种基于信道容量增益的中继节点选取策略,并在此基础上提出了源节点和中继节点最优功率分配算法。通过采用凸优化的算法,功率在源节点和中继节点间得到了合理的分配。理论分析和仿真验证表明,所提算法能以较低的复杂度显著提高系统性能和功率效率,因而可以有效地用于基于中继传输的协作通信中。     

减少反馈策略和联合编码策略下的多播资源分配

针对传统的多播策略中,系统吞吐量受限于多播组中最差用户的信道增益的问题,提出一种基于减少反馈策略和联合编码策略下的多播资源分配算法.采用分层编码与里所(RS)码的联合编码策略,进行数据的分层和补偿丢失的数据包.对传输的不同层的数据采用不同的反馈策略来降低上行反馈负载,并且将资源分配问题建模为最优化问题,为了减轻计算复杂度,又提出了次优化的能保证多播组服务质量的比例公平子载波分配算法与注水功率分配算法(WF-Q).为进一步降低复杂度,采用新的增加固定功率的分配算法(IFP-Q).仿真结果表明,提出的反馈策略明显减少了上行反馈负载,并且联合的编码策略能进一步提高系统性能.     

MIMO协作传输系统的中继选择及中断概率分析

为实现多输入多输出(MIMO)再生中继网络中源节点和目的节点之间的协作传输,提出了一种中继选择算法. 被选中的中继节点的两跳链路等效功率增益的最小值在所有备选中继节点中最大. 针对该选择策略,采用一种理论近似的方法分析了其中断概率. 基于这种协作策略还给出了在总功率受限的条件下,源节点和中继节点之间的功率分配方法. 理论分析和仿真结果表明,该选择算法可显著降低系统中断概率. 同时,分布式的选择算法在系统性能和复杂度之间取得了较好的平衡,是可使用的中继选择策略.     

协同通信系统中基于系统容量的功率分配研究

对放大转发协同中继系统进行了容量分析,综合考虑源节点与中继节点以及各中继节点之间不同功率分配对系统容量的影响．基于中继信道强度的瓶颈效应,提出了一种使系统容量最大的优化功率分配方案,并得到了源节点功率Ps、中继节点总功率Pr、各个中继节点功率Pi的闭合表达式．仿真结果表明,相比传统的等功率分配,该方案使系统容量显著提高,特别是当信道信噪比较低时,提高比例超过90％;又因其复杂度低,该算法有很强的实用性．     

无线协作多播系统中基于中断概率的资源优化算法

在基于OFDMA的无线协作多播系统中,当只有用户的平均信道信息可利用时,由于信道瞬时衰落的影响,不能保证所有多播数据成功传输。因此为了达到有效可靠传输的目的,本文采用协作分集技术,创新点在于,提出了在最小化多播传输中断概率时的联合子载波和功率分配优化算法。在子载波分配阶段采用了比例协作子载波分配算法,来实现吞吐量和公平性的折中。在功率分配阶段采用迭代功率分配算法来有效利用有限的功率。仿真结果显示本文提出的协作算法的中断概率明显小于传统非协作算法;在协作算法中有功率分配算法的中断概率小于没有功率分配算法的。因此说本文提出的资源优化算法能很好的克服信道瞬时衰落的影响,保证多播数据的成功传输。     

最小能量消耗的协作式MIMO功率分配算法

对解码转发协作式MIMO系统中的功率分配问题进行了研究.分析了系统误比特率和能量增益特性,在此基础上提出了一种基于黄金分割迭代的功率优化分配算法和2种简化的分配算法,在满足一定误比特率要求的条件下,使源节点和中继节点总的发射功率最小.考虑准静态平坦衰落信道,根据瞬时信道状态信息进行功率分配.理论分析与仿真结果表明,基于黄金分割迭代的功率优化分配算法可以以较少的迭代次数得到较高精度的最优解,而2种简化功率分配算法均可以获得与基于黄金分割迭代的功率分配算法相近的系统能量增益,并且计算的复杂度大大降低.     

能量采集衬底式认知协作中继网络安全中断概率分析

能量受限协作中继网络频谱利用率低,生存周期短,无线信道开放性所带来的物理层安全受到威胁,对此,将功率信标辅助射频能量采集技术、认知无线电技术和协作中继网络相结合,构建了一种新的中继节点分散布置的能量收集2跳认知协作中继网络;引入单窃听节点对第2跳传输进行窃听,并结合主动和被动窃听方式提出了最优中继选择和次优中继选择方式,推导了2种中继选择方式下次网络安全中断概率闭合式.数值计算和仿真结果表明,主接收节点和中继数目、中继和窃听节点位置设置、能量采集比例、能量转换效率以及信道容量和安全容量阈值都会对次网络安全中断性能产生显著影响.最优中继选择方式下的次网络安全中断性能明显优于次优中继选择方式.功率信标信号功率或干扰约束的增大使得次网络安全中断概率降低,并趋于饱和.     

协同无线网络中基于能量价格的信道与功率分配联合优化

针对协同无线网络中多终端协作通信的信道分配和功率优化问题,在源节点和目的节点之间实现了基于多种传输方式(直接传输、复用传输和中继传输)的并行数据传输,并通过将终端节点建模为能量卖家,提出了基于能量价格的信道分配与功率控制联合的优化方案. 仿真结果表明,并行传输方式下采用新方案所消耗的系统能耗成本和所获得的网络生存时间明显优于单一传输方式. 此外,通过引入能量价格激励机制,证明了在相同并行传输方式下最优速率分配比平均速率分配在系统性能上有显著改善.     

多天线协作传输系统的容量分析与功率分配

针对非再生及再生2种中继方式,分析了基于多天线技术的2跳协作传输系统的信道容量,并以最大化端到端的信息速率为优化准则,提出了将系统功率根据信道条件分配至各跳链路的方案. 仿真结果不但证明了协作传输的优越性,而且与平均功率分配相比,自适应功率分配能随信道变化协调各跳发射功率,合理选择中继传输,明显提高系统容量.     

无线再生中继网络的功率优化分配

针对中继传输中系统性能与发送端和中继器发射功率均有关的问题,提出了一种在总功率一定的条件下,以误码率最小为准则,优化分配发送端和中继器发射功率的方法.对于两跳中继（无分集）和合作分集两种再生中继网络,以大信噪比时的误码率上界表达式为目标函数,通过Lagrange乘数法求得发送端和中继器功率优化分配的数值解.仿真结果表明,与发送端和中继器均匀分配功率相比,经功率优化分配后的中继网络,在误码率下降的同时,中断概率和信道容量的性能也得到提升.     

动态多中继协同节点选择算法

为优化协同通信系统的性能,提出了一种动态多中继译码转发(DF)协同节点选择算法MRS-DF.该算法联合考虑节点的剩余能量信息和信道状态信息对网络生存时间进行优化,以获得更长的网络生存时间和更大的信道容量.仿真验证表明,动态分配中继功率时,选择4个中继性能已经达到最优.MRS-DF算法的网络生存时间和信道容量远大于仅考虑...     

基于不同信道状态信息的两跳中继系统最优功率分配

根据已知瞬时信道状态信息或统计信道状态信息2种情况,分析了不同转发方式下两跳中继系统的信道容量,并以最大化系统容量为优化准则,提出了在发射端和中继器间的最优功率分配方案. 仿真结果表明,与传统的平均功率分配相比,最优功率分配能根据信道状态的变化自适应地调整两跳发射功率,显著提高系统容量.     

前向放大协作中继系统中的优化功率分配

对于无线通信系统中的单天线节点来说,协作中继技术能有效地提高通信性能。研究了瑞利衰落信道下两跳放大前传协作中继系统的最优化功率分配问题。推导了高信噪比条件下的协作中继系统的中断概率的理论公式,适用于研究不同信道条件的功率优化分配;证明了高信噪比时基于符号错误率和中断概率最小化的最优化功率分配问题是等效的,为相关结论的推广应用提供了理论依据。仿真表明高信噪比条件下,基于推导的中断概率理论公式来实现最优化功率分配是可靠有效的。     

非对称双向中继信道中断概率分析与功率分配策略

为改善非对称瑞利衰落信道下双向放大转发中继系统的中断性能,提出一种新的最小化中断概率的功率分配方案.引入非对称因子,通过理论分析给出传统三节点网络结构中4种非对称双向中继信道下系统中断概率的闭合表达式,并通过仿真比较发现下行信道非对称系统中断性能最差.针对下行信道非对称系统,利用基于信道状态信息的用户节点功率分配方案来最小化中断概率,该方案中功率分配值为与非对称因子有关的分段函数,节点能根据信道状态的变化自适应调整发射功率.仿真实验结果表明:提出的功率分配方案可以改善下行非对称双向中继系统的中断性能,与等功率分配方案相比,非对称因子越小,改善效果越好.     

SCMA网络中基于能量效率最大化的分层多播资源分配算法

稀疏码多址接入技术可以高效的提升频谱效率,因此被作为5G网络的候选接入技术之一。首先研究稀疏码多址接入网络中的分层多播策略,在该策略下使得网络容量不再受限于多播组中最差用户的信道质量。在满足多播组服务质量需求的同时,公式了网络能量效率最大化的最优化问题,该最优化问题由码本分配与功率分配联合解决。为了减少解决最优化问题的计算复杂度,提出分离码本分配与功率分配的快速次优化算法。最后,仿真结果显示提出的分层多播的快速次优化算法在基于稀疏码多址接入网络中的网络能量效率方面要优于采用传统多播策略的稀疏码多址接入网络,和基于正交频分多址网络。并且,提出的快速次优化算法在稀疏码多址接入网络中的多播系统功效要优于正交频分复用网络中的多播系统功效。