基于频谱合约的协作频谱共享方法

针对授权频谱资源不足的问题,结合非对称网络信息的特点和通信双方自私性的需求,提出一种多用户协作频谱共享(CSS)合约机制的设计与实现方法。首先,通过将CSS映射成劳动力市场,研究对称网络信息条件下多用户频谱合约建模方法;在此基础上,针对合约签订后非授权用户(SU)行为隐匿性引起的道德风险问题,研究非对称网络信息条件下频谱合约建模方法,以激励双方协作行为和保证频谱共享的实现。实验结果表明,在授权用户(PU)直接传输速率低于0.2 b/s时,协作频谱共享时整个系统容量是双方不参与共享时的3倍以上。提出的多用户CSS合约机制能为无线频谱的高效利用和资源共享提供新思路。     

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。     

一种面向电池供电中继节点的中继选择方法

在协作通信网络中,信道条件较好的电池供电中继节点可能被频繁选择用于数据转发,导致电量快速消耗,甚至缩短网络生命周期。针对该问题,提出一种兼顾电池能耗、电池余量和信道状态信息的中继选择方法。根据节点电池能耗与电池余量的比值对链路的信噪比加权,选择加权后中继链路信噪比最大中继链路的源节点或中继节点发送数据。推导系统的平均转发信道容量和中断概率表达式,在此基础上的仿真结果表明,该方法在保证转发信道容量和中断性能的同时,能有效降低中继节点的电池能耗,延长协作通信网络的生命周期。     

基于二分图的协作通信中继选择技术*

合理的中继选择对于提升协作通信系统的能效具有重要意义。针对多用户多中继协作通信系统,为获得较高的系统能效并降低系统的复杂度,提出了基于二分图的中继选择策略,将协作通信系统中继选择问题转化为带权二分图的最大匹配问题。首先将用户节点与待选择的中继节点建模为二分图的顶点,根据中继的协作范围确定二分图的边集,然后将不同的协作组合所产生的能效给各边赋权,最后通过KM算法求解该带权二分图的最大匹配。仿真结果表明,相比于其它中继选择算法,该策略能够有效提高系统能效,同时具有低复杂度的优点。     

窃听环境下协作通信网络的机会中继选择方法

传统的最佳中继选择方法仅依赖于合法用户的信道条件,在存在窃听用户的环境中无法保证信息传输的安全性与私密性。针对该问题,以最小化系统安全中断概率为目标,综合考虑合法用户与窃听用户的信道状态信息,提出一种新的机会中继选择方法。针对解码转发协作通信网络,给出系统总发射功率受限条件下的最佳功率分配方案,并在此基础上设计最佳中继节点的选择方法,推导得到系统安全中断概率的闭式表达式。仿真结果验证了该闭式表达式的正确性,并表明与传统中继选择方法相比,提出的中继选择方法可显著降低系统的安全中断概率。     

跨小区中继协作通信的无线通信能效优化

针对蜂窝网中基站能耗过高、用户通信业务需求较小的问题,休眠部分通信业务较少的基站,并采用无线中继协作实现跨小区中继协作通信。选择满足信宿输出信噪比最大的中继节点,依次删除协作效率最小的的中继节点,从而逐次优化中继选择结果。仿真结果表明,在跨小区中继协作的通信过程中,采用中继选择算法,能得到协作效率最高的中继节点,改善了小区内中继协作效率,提高了无线通信能效。     

基于认知流量的中继协作MAC机制

为了解决现有中继节点选取方法中,以信道状态信息作为中继节点的选取标准,忽略了节点业务的影响.在此基础上,提出了一种基于节点空闲时间的认知流量中继协作MAC (ITTC-MAC)机制.ITTC-MAC以节点等效数据传输速率作为中继节点的选取标准,建立和维护相关信息,动态选取最优的中继节点参与中继协作通信.NS2仿真结果表明,该机制可以有效提高网络的吞吐量.     

一种改进的认知协作中继机制

该文介绍了一种改进的认知协作中继机制,该机制的主要特征是,次用户网络中,只有固定的中继节点(Cognitive Relay)具有认知能力,认知中继CR和网络的接入点(Access Point,AP)构成了协作频谱感知系统,负责协调次用户间的信道分配,并且CR使用了协作中继技术协作次用户传输,从而获得频谱分集增益。     

一种基于叠加编码的协作传输协议

针对传统三节点协作通信模型虽简单易行,但其中两阶段协作传输过程中中继节点通常无偿为源节点转发数据,存在频谱效率低的缺点,基于解码转发（decode and forward,DF）协作协议,以提高系统传输速率为目标,利用链路层控制信息的交换获得链路状态信息（channel statue information,CSI）,提出一种基于叠加编码的协作通信机制。协作中,允许中继节点在转发源节点数据的同时,利用叠加编码进行自身数据的发送,通过灵活调整叠加编码时的功率分配,保证系统的传输速率。仿真结果表明,该机制能有效提高系统的传输速率。     

基于功率控制与中继协作的抗窃听攻击模型

在认知无线电网络中,由于无线通信的广播特性,容易造成链路被恶意窃听。文章首先分析主用户(授权用户)网络中直接传输下窃听概率与功率的关系。接着提出基于功率控制与中继协作的抗窃听攻击模型,计算两种不同情形下的最佳传输功率。第一种情形为窃听者只能窃听中继节点的信号,第二种情形为窃听者可以同时从源节点和中继节点窃听到信息。最后,文章通过分析安全容量给出最佳中继的选择标准。数值分析结果表明,文章模型可以通过增加中继节点的个数来降低窃听概率。此外,相较于其他模型,文章模型在抵御窃听攻击方面能达到更优的效果。     

一种结合拍卖的D2D协作通信中继选择算法

D2D协作通信技术可以满足提高蜂窝通信系统容量、扩大网络覆盖范围的通信需求。针对一些边缘用户受到信道衰落影响较大,从而影响用户的服务质量问题,提出了一种将拍卖原则引入D2D协作通信的中继选择算法。该算法首先在满足D2D通信要求和信噪比限制条件下得到中继备选集合;然后以优化链路吞吐量为目标选择最优中继节点;最后当两个或多个用户同时选中一个最优中继节点时,采用拍卖原则为D2D发射端分配最终中继。仿真结果表明,所提算法不仅有效地提高了吞吐量,同时保证了系统的中断概率。     

Relay selection for maximizing the number of successive transmission in cooperative networks

Relay selection has an important effect on improving the performance of cooperative communication system. However, the frequent operation of relay selection can bring enormous control message overhead, and then decrease the performance of cooperative communication. To reduce the relay selection frequency, in this paper, we propose a relay selection scheme to choose the best relay considering successive packets transmission. In this scheme, through the parameters of data transmission rate, the length of data packet and the estimated channel state information, the best relay is selected to maximize the number of successive packets transmission while guaranteeing the given outage probability. It is proven by numerical results that the proposed relay selection scheme can support the successive packets transmission in cooperative wireless networks and the maximum number of successive packets transmission is affected by the different network parameters, i.e. packet length, data transmission rate, signal to noise ratio and Doppler frequency. Compared to previous relay selection schemes by simulation results, it is shown that the proposed relay selection scheme can improve the throughput performance efficiently.     

Multi-user symmetric cooperation based on nash bargaining solution in cooperative relay networks

This paper presents a symmetric cooperation strategy for cooperative relay networks with multiple users. The multi-user symmetric cooperation model and the relay selection algorithm are proposed. Then, the time slot allocation problem is cast into a bargaining problem, and the optimal time slot allocation solution is obtained by Nash bargaining solution (NBS). Moreover, we also consider the implementations of the cooperation strategy, i.e., the grouping and admission control algorithm. Simulation results show that users can obtain larger rates under the symmetric cooperation strategy than the non-cooperative case.     

协作通信中基于AHP的灵活节能中继选择算法

目前无线协作通信系统中存在系统能量消耗大、网络生命周期短等问题,良好的中继选择方案是减小能耗的有效途径。因此,提出基于AHP的灵活节能中继选择算法。在信息传输阶段,由控制单元根据协作概率判断节点是否激活自身侦听广播信息包,为减小能耗对协作概率进行优化,并根据系统中断概率获得预计信息量的表达式。采用层次分析法综合考虑节点剩余能量比、链路信噪比、中断概率,从激活状态下的节点中灵活选择优化中继节点进行协作传输。仿真结果表明,该方案在预计即时信息量、中断概率、能耗均衡方面具有一定优势,能够有效减少协作通信网络中的能量消耗,提升网络整体性能。     

基于合作似然检测和球形译码的多用户多输入输出多跳中继系统

针对多输入输出(MIMO)系统在传输数据过程中的误码率(BER)和信道容量优化问题,提出一种基于合作似然检测和球形译码的多用户MIMO多跳中继系统。首先,该系统构建二阶协作的MIMO中继系统模型对信道数据的中继传输过程以及路径损耗、阴影衰落情况进行分析;接着,通过球形译码来推导出等效的最大似然规则进行对数正态阴影衰落检测;最后提出最大调和平均信道功率选择策略,基于相关性链路度量和最大信道功率阈值为用户选择误码率更小的接入链路,从而改善多用户MIMO系统的性能。实验仿真结果显示,与基于互信息最大化的多用户MIMO多跳中继系统以及基于解码转发和多入多出技术正交空时分组编码(STBC)的中继系统相比,该系统在数据传输过程中的平均比特误码率分别降低了27.4%和32.6%,平均信道容量分别提高了9.5%和12.7%,因此在减少误码率和提高信道容量上具有较好的效果。     

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.     

VANET中基于约束区域中继的协作通信性能研究

研究了协作通信对车载自组织网络(VANET)性能的影响。中继节点参与通信会提高单链路传输的可靠性,然而大多数研究忽略了采取中继节点会扩大通信干扰范围的影响,从而带来的额外干扰也会影响其他链路的通信。为此,通过构建一个菱形的中继节点选择区域来限制增大干扰区域的不利影响,进而提出一种新的评估协作通信性能的方法,并得到中断概率和网络吞吐量的数学表达式。数值分析和仿真结果表明,协作通信能够显著降低通信中断概率,但其对整个网络的吞吐量性能并不总是有效的,合理地设置中继选择区域大小能有效提高网络吞吐量。     

基于最佳中继选择的认知AF系统性能分析

针对中继通信中的放大转发协议,提出了一个基于最佳中继选择方案的双跳认知协作通信系统。该系统的频谱共享环境由一个主接收用户,一个次级信源,[K]个次级中继和一个次级信宿组成。并在独立非同一分布的瑞利衰落环境下对该认知协作通信系统的中断性能进行了分析,推导出了中断概率的准确闭合表达式。利用蒙特卡罗仿真实验证实了分析结果的正确性。理论分析和仿真结果都表明,分析所运用的方法降低了系统的中断概率,提高了遍历容量,从而有效地改善了系统的性能。     

Underlaid-D2D-assisted cooperative multicast based on social networks

In this paper, device-to-device (D2D) communication is integrated into cooperative multicast to elevate the multicast transmission rate from base station to users. To this end, a new optimization problem, aiming to maximize the overall cooperative multicast rate, is formulated with two essential features 1) D2D communication is exploited to accomplish the data forwarding in the second phase of cooperative multicast, which overcomes the performance bottleneck that time resource has to be bisected for original relay forwarding in conventional cooperative multicast. 2) Social tiers are also taken into account for relay user selection, which can be viewed as a kind of incentive mechanism to enable D2D communication. To solve the problem efficiently, a two-step scheme is presented, in which relay user selection by joint leveraging channel gains and social connections, and power allocation by quantum-behaved particle swarm optimization (QPSO), are carried out sequentially. Numerical simulations show that the proposed social network-based D2D-assisted cooperative multicast scheme performs well, and the performance gap between the proposed power allocation algorithm and upper bound could be limited within 5 % when the system is not heavily loaded. The performance gain over traditional cooperative multicast can reach up to 85 %.