有限回程容量约束下多点协作接收技术综述

多点协作技术(coordinated multi-point,Co MP)通过在回程链路上交互信息实现多节点协同发送和接收,消除小区间干扰,提升小区边界用户的频谱效率。然而,回程链路容量有限这一非理想因素制约着多点协作增益。因此,通过对学术界的研究现状进行总结,将有限回程容量下的上行多点协作接收问题根据回程链路网络拓扑划分为集中式处理网络和分布式处理网络两大类,并对未来的研究趋势进行展望。     

节点与链路协作的动态虚拟光网络映射算法

针对如何使逻辑上相互隔离的多个动态虚拟光网络高效地共享底层弹性光网络资源问题,提出了节点与链路协作的动态虚拟光网络映射算法．该算法在进行节点映射时不仅考虑了节点的计算容量、频谱资源以及要映射节点和已映射节点的对应关系,而且在节点映射的阶段就考虑了链路映射,将一个虚拟节点的相邻虚拟节点就近映射到一个物理节点的周围,做到了节点与链路的协作,从而避免了链路映射时使用长跳的物理路径．仿真结果表明,该算法在业务的阻塞率和链路利用率方面都有了明显的改善,可有效地节约网络资源．     

协作中继网络中节点传输时间和位置优化算法

在协作中继网络中提出一种基于(Quality-of-Service,QoS)驱动的协作节点传输时间和协作节点位置优化算法。基于当前用户的QoS时延需求,从理论上可推导出解码转发中继模式下系统容量表达式。以最大化系统容量为目标,可获得最优的协作节点传输时间和最优的协作节点位置。仿真结果表明,该优化算法能够自适应地确定最优节点的位置和传输时间,从而获得最大化系统容量,进一步有效提升整个系统的性能。     

移动Ad Hoc网络中的分布式协作路由算法

为了提高移动Ad Hoc网络的吞吐量,提出了一种分布式、面向吞吐量优化的协作路由(TOCR)算法.首先分析了协作链路的吞吐量性能,理论分析表明,协作节点可以提高接收信噪比(SNR),从而提高分组的成功接收概率和链路吞吐量;然后在自适应转发分群路由(AFCR)算法的基础上,逐跳选择使得链路吞吐量最大的协作节点来建立协作链路;最终建立从源节点到目的节点具有最大网络吞吐量的协作路由.仿真结果表明,与无协作的路由算法相比,该算法明显改善了网络的吞吐量,尤其是在较低发送功率和大量节点的情况下.     

基于多元LDPC码的多用户协作方案

与Turbo码相比,多元LDPC码有更好的waterfall和error floor性能。该文将多元LDPC码应用于译码转发协作系统中,提出基于中断概率的多用户协作方案。各用户通过判断自己与信源节点间的信道是否发生中断,决定是否作为中继。若没有发生中断,用户先对接收到的信息进行译码,再采用多元LDPC码重新编码后发送至目的节点。仿真结果表明,当误比特率(BER)为10-4时,相比于随机协作方案,该方案在高斯信道下可获得0.3 dB的性能改善,在瑞利衰落信道下可获得0.4 dB的性能改善。     

应用于中继蜂窝网络的混合式协作中继选择算法

提出一种应用于中继蜂窝网络的混合型协作中继选择算法(HCRSA). 当用户采用中继传输时,为实现协作通信,HCRSA算法根据当前小区中的用户密度情况,动态地选择了基站和中继节点之间的协作传输,或中继节点和协作用户之间的协作传输. 仿真结果表明,与固定中继选择相比,HCRSA能根据网络中的实际情况选择不同的协作中继机制,充分利用协作中继来有效提高用户容量,提升系统性能. 性能。     

协作通信系统中能效优化的中继分配算法

在协作通信系统中,中继节点的合理分配对于系统性能提升具有重要的意义。然而,现有的方法往往只从系统容量最大化或者功率最小化单方面研究中继节点分配,缺乏对两者的综合考虑以致最终的中继分配结果不是最优。通过对基于能效(容量/发送功率)的中继分配进行研究,提出一种能效最大化为目标的中继分配算法(EERAA)。该算法首先优化各协作链路能效,然后通过最大权重匹配方法为各源移动终端进行中继节点的分配,从而有效地提高系统能效。经仿真验证,该算法跟现有的算法相比,能得到更高的系统能效。     

采用LDPC码的8PSK调制编码协作方法

为了提高编码协作系统的频谱资源利用率,并有效地利用LDPC码,提出了一种更高效的编码协作方法.该方法以两用户为例,在两次发送数据的时隙中都采用8PSK调制,使用混合自动重传方式(HARQ),在第1时隙对接收端不能正确译码的数据进行存储,并与下一次发送来的数据进行联合译码,通过增加数据的冗余信息来提高编码协作系统第1时隙传送数据的译码准确率,直到第1时隙传送的数据可以正确译码为止.在第2时隙传送其协作用户的冗余信息比特,从而实现发送分集.性能分析和仿真结果表明,当协作用户间信道的信噪比为0 dB,误码率为10-3时,与非协作方案和普通的编码协作方案相比较,所提出的编码协作方案在瑞利块衰落信道下可以获得约5 dB和3 dB的性能增益.     

基于SWIPT的乘积Polar编码协作构造与分析

为实现绿色可靠通信,提出了基于无线信息与能量同传(SWIPT)技术的乘积极化( Polar)编码协作系统。 首先,建立基于 SWIPT 的乘积 Polar 编码协作系统模型;其次,将 Polar 码作为乘积码的分量码构建乘积 Polar 码,分别在信源节点和中继节点对其行编码和列编码;最后,在目的节点提出一种低译码时延的两步译码算法,第一步对接收到乘积 Polar 码的码字矩阵分别进行串行相消(SC)译码与列 SC 译码,若第一步译码失败,则执行第二步译码,即将乘积 Polar 码的码字矩阵变换为单行 Polar 码,再 SC 译码。 理论分析与仿真表明,相比点对点系统,基于 SWIPT的乘积 Polar 编码协作大大降低了译码时延;与采用置信度传播译码算法的乘积低密度奇偶校验编码协作系统相比,所提系统误码性能更优。     

基站协作系统中基于GAMP算法的RZFBF预编码实现

基站协作系统中,基于正则化迫零波束赋形(regularized zero forcing beam-forming,RZFBF)的集中式协作预编码能够获得与脏纸编码近似的容量性能,然而随协作基站数目增多,集中式协作预编码对回程容量的要求变得极高.针对该问题,提出了基于广义近似消息传递(generalized approximate message passing,GAMP)的分布式预编码符号设计方案,通过相邻基站间的信息交互将全局计算开销分解成许多小的计算任务,极大地降低了系统对回程容量的要求.仿真结果表明,所提算法能够以较低的计算复杂度获得近似于集中式RZFBF预编码算法所能达到的系统吞吐量.     

有限反馈CoMP系统中多小区差分CQI协作调度

针对有限反馈的协作多点系统,提出了一种考虑小区间干扰、提高小区边缘用户吞吐量的多小区协作调度算法.利用信道质量指示值(CQI)的差值(差分CQI)表征协作区域内相邻小区的用户采用不同预编码向量时对本小区用户的干扰情况.基站根据由用户反馈、小区间交互得到的差分CQI生成干扰加权因子,结合小区内比例公平调度算法计算的优先级因子,完成协作区域内不同小区间的用户配对和调度.新算法兼顾了系统的公平性和频谱效率,通过协调不同小区用户间的干扰,提高了边缘用户的数据速率,并利用差分CQI的反馈与交互,减小了协作小区间控制信息交互量.     

多基站协作下行系统中异步空时码构造与分析

基于天线集中配置的多输入多输出无线通信系统同步环境下应用的现有正交空时分组码,提出并讨论了应用于 多基站协作下行传输的天线分布式配置系统异步环境中基站发射空时编码结构和接收端用户译码实现算法,该码仅要求用户 接收端知道信道信息状态即可,通过预设不同的循环前缀大小可对分布在多基站不同地理位置天线具有相对时延差的异步传 输信号实现可靠接收。最后,分析了该异步空时码的性能特性,在异步环境下以牺牲部分码速率和编码增益能够获得全空间 分集和低复杂度接收译码等性能。     

基于MIMO-OFDM协作系统的中继混合选择合并算法

提出了一种基于MIMO-OFDM协作系统的多中继混合选择合并算法。算法原理主要是采用地理位置信息得到一个性能最优的AF（放大转发中继）中继节点,根据瞬时信噪比门限值或相对最小BER门限值选择符合要求的多个DF（译码转发中继）中继,所选择出来的最优AF中继和多个DF中继将协作MIMO-OFDM系统完成信号的转发,最后在目的节点处对直传链路信号和中继链路信号进行最大比合并（MRC）。对该算法进行了理论分析,并研究了该算法对系统误比特率性能的影响,并在MATLAB上进行链路级仿真分析比较。仿真结果表明所提出的多中继混合选择合并算法能有效提高空间分集增益,从而降低系统误比特率。     

协作中继分布的系统性能分析

针对两类基本的单中继模型,通过分析瑞利衰落环境下放大转发和译码转发协作单中继系统的性能,研究了在放大转发和译码转发两种模式下,中继位置对系统容量和性能的影响.仿真表明中继位置对系统性能起着关键作用.对于放大转发模式,当中继位于源节点和目的节点连线的中点时,系统性能最优;对于译码转发模式,根据不同参数配置,当中继位于源节点和目的节点连线的中点且靠近源节点时,性能最优.     

联合模拟网络编码和信道编码的迭代设计

为了进一步改善多址接入全双工中继系统的误比特率和误帧率,提出了基于模拟网络编码和联合迭代检测与译码技术的中继通信方案.该方案中,中继节点对来自不同用户的信息经过交织和调制后进行信号叠加,发送到目的节点.目的节点采用联合迭代检测和译码方法获得源信息.该方案能够充分利用模拟网络编码提供的信息冗余,获得更好的编码增益.计算机仿真结果表明,如果源-中继节点信道理想,当误比特率为10-5时,相比较于码字叠加迭代译码方案,所提方案有将近5 dB的信噪比改善.     

多基站协作系统中基于机会SDMA的用户调度算法

为解决多基站协作系统调度用户时需要较大的信息反馈,提出了一种基于机会SDMA的用户调度算法。算法中每个基站采用正交随机向量作为波束成形向量,参与协作的各基站间通过高速链路共享波束成形信息。在接收端计算每个用户的SINR,发送端选择SINR最大的用户作为调度用户。采用该算法进行用户选择时,不需要考虑干扰小区的用户选择结果,很好的解决了多基站协作调度的困难,每个用户只需要反馈少量信息,极大地降低了反馈量,并获得了系统容量的增益。     

中继式协作频谱感知仿真平台设计

为了在认知用户与数据融合中心之间的单跳直接式通信受阻时,通过邻居节点提供的中继辅助进行多跳通信,以完成数据融合中的感知结果报告,基于分层分簇的协作网络建模思想,提出一种多跳中继式协作模型,并在此基础上,使用Matlab GUI中的GUIDE工具,设计出一种用于中继式协作频谱感知环境的仿真平台。系统性能测试表明,所设计的仿真平台可对常见协作频谱感知算法,在多跳中继式模式下进行有效地仿真和性能分析。     

基于粒子群优化的协作网络资源分配的博弈策略

应用基于竞价机制的斯坦克尔伯格博弈提出协作中继网络中的一种资源分配策略,用以解决单一中继节点对多用户节点协作带宽的分配问题。首先中继根据用户的协作带宽需求对资源定价,然后用户根据价格调整其纳什均衡策略,即获取协作效用最大化的最优带宽购买量。证明了纳什均衡的存在性,提出基于粒子群优化的均衡求解算法,分析了均衡的有效性,仿真给出了粒子群优化的全局最优带宽分配结果。仿真结果表明,所提出的博弈可以激励中继节点参与协作,并协调多用户节点间的资源分配。     

异构蜂窝网络中基于雾节点协作贡献度的计算卸载算法

通过雾计算可将基于云的服务拓展至无线网络边缘和多种场景。针对密集异构蜂窝网络雾计算系统中的协作计算卸载问题，提出一种基于雾节点协作贡献度的计算卸载算法。首先，对协作可行性、协作公平性和协作稳定性进行了建模设计；其次，定义了协作贡献度和协作贡献比系数；然后，结合雾节点的剩余计算容量阈值和协作贡献度阈值，在满足任务可容忍的最大时延约束下，提出以任务执行能耗和用户支付成本的加权和最小化为目标的优化问题，使用外部罚函数法和方向加速法(Powell法)得到最优卸载决策。仿真结果表明，所提算法在各种任务参数和时延约束下能够有效降低执行任务的总开销，并且能够在协作可行性、协作公平性之间进行权衡处理。     

TD-LTE-A系统下行多用户CoMP联合预编码算法

LTE-A中多点协作传输(CoMP)技术可以通过多点协作发送、协作干扰消除等策略提高系统容量,特别是能增强小区边缘用户的接收信干噪比(SINR),改善通信质量,为此,针对多用户CoMP(MU-CoMP)中多流联合发送波束成形算法设计问题,以接收信号平均SINR最大化作为目标函数,通过计算信道状态信息估计值以及多用户干扰、噪声的统计自相关矩阵,构造正则矩阵束,将最大化接收SINR的联合传输预编码矩阵求解问题转化为正则矩阵束的广义特征向量求解问题,设计的权重矩阵既对准最大增益的波束方向,又能有效抑制用户及流间干扰. 计算机仿真验证了该CoMP预编码矩阵联合设计算法能获得协作波束成形增益,且具有较强的鲁棒特性.