多中继混合转发协作传输策略研究

为了优化多中继协作通信系统的性能,提出了一种多中继混合转发协作传输策略(Multiple-Relay Hybrid-Forwarding Cooperative Transmission Scheme,MRHF-CTS)。该策略考虑多中继协作通信系统中的译码转发与放大转发以及两种转发方式带来的性能缺陷,根据协作中继节点接收信号的译码结果选择转发方式,同时引入协作中继节点之间数据来传输对系统性能的增益。对系统中断概率性能进行了推导与分析,结果表明,该策略在消除放大转发策略噪声累积的基础上,能够有效抑制协作中继节点错误检测译码转发给系统带来的不利影响,明显提升系统性能;在大信噪比情况下,可获得多中继译码转发协作通信系统的最佳性能。     

中继选择协议下的认知无线电系统性能研究

在保证授权用户服务质量(QoS)和认知用户峰值功率限制的前提下,推导出高信噪比时放大转发中继选择(SAF)协议、解码转发中继选择(SDF)协议和混合中继选择协议(HPRS)下认知中继系统中断概率的近似表达式。Monte Carlo仿真验证了三种协议下中断概率近似表达式的合理性,理论和仿真结果表明,三种协议的中断概率与干扰限制条件和认知用户峰值功率密切相关,且HPRS中断性能要优于SAF和SDF。     

基于混合译码放大转发的最优中继选择方案

为在较低误码率的基础上延长网络寿命,提出基于混合译码放大转发(AF)中继策略的最优中继选择方案。通过构造基于目的节点接收信噪比和网络寿命中继选择的联合优化函数,实现最优中继的选择。设定中继节点的接收信噪比门限,根据信噪比门限值,将所有的中继节点分为AF和译码转发2种中继策略转发类型,分别计算2种类型的中继节点在目的节点的接收信噪比,根据中继选择的联合优化函数合理选择最优中继。仿真结果表明,在相同条件下,与基于AF的中继选择方案相比,该方案不仅在误码率性能方面有明显改善,而且可以延长网络寿命,提升系统性能。     

Nakagami-m信道环境下基于增量中继的译码转发机会选择策略性能分析

研究了基于增量中继机会选择策略在Nakagami-m信道下的中断概率和吞吐量性能。在目的端采用选择性合并方式的条件下,理论分析得出了该策略在进行译码转发时的中断概率与吞吐量的闭合表达式,仿真结果与该理论值相一致。仿真结果还表明,基于增量中继的DF机会选择策略的吞吐量性能与传统机会选择策略的吞吐量性能相比有了较大的提升。     

SDF协议下的中继选择策略性能分析

在研究无线协作分集网络中的选择性解码转发协议的基础上,对两种中继选择方案的性能进行了研究,推导了瑞利衰落下的两种策略的中断概率精确闭式结果,给出了高信噪比时的中断概率近似表达式和分集复用折衷.通过理论分析和数值仿真结果得出:基于源与中继之间的链路选择策略的性能并不随着待选中继节点数目的变化而变化;而根据中继和目的点之间的链路性能来选择中继的策略性能随着中继节点数目的增多其性能明显提高,且中继节点越是靠近源和目的节点的中间位置,其性能越优.     

两路中继协作通信的中断概率及分集复用折中性能分析

为了提高协作通信系统的频谱效率和中断性能,给出了解码转发协议下的两路中继协作通信系统的模型。在该模型下,提出了两种数据传输模式,并分析了该两种数据传输模式的中断概率性能,推导了中断概率闭式结果及分集增益和复用增益之间的关系。仿真结果显示,与传统的两中继解码转发协议相比,两种传输模式的中断概率性能都有较大的提高。     

协作通信的中继选择策略性能研究

在解码转发协议的基础上,研究了全选中继策略和机会中继选择策略的中断概率性能,推导了瑞利衰落下的两种策略的中断概率精确闭式结果,给出了高信噪比时的中断概率近似表达式.通过理论分析和数值仿真结果得出:在信噪比足够高或在中继-目的信道性能优于源-中继的信道性能的情况下,这两种策略具有相同的中断概率性能;源-中继的信道性能比中继-目的节点的信道性能越好,全选中继策略的性能越优于机会中继选择策略的中断概率性能.     

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。     

高信噪比下HDAF协议中的最优功率分配的新方案

混合译码放大转发(Hybrid Decode-Amplify-Forward,HDAF)协议与放大转发、译码转发协议相比,能在很大程度上提高系统的性能,成为近年来的研究热点。在此,研究了在混合译码放大转发协议下的最优功率分配问题。首先推导了高信噪比(Signal-to-Noise Ratio,SNR)下混合译码放大转发协议中的误符号率的近似和实用的表达式;然后通过建立数学模型,在满足总功率一定的情况下,以最小化系统的误符号率为目标,优化分配系统的总功率;最后在Matlab环境下验证推导结果并做了大量的仿真实验。实验结果表明,所推导的近似的误符号率的表达式与实际误符号率在稍高的信噪比下具有很好的吻合度。混合译码放大转发协议的最优功率分配因子不仅与源节点到中继节点、中继节点到目的节点的信道质量有关,而且与系统的总功率有关。研究发现,随着系统总功率的增大,最优功率分配因子将趋近于1/2。     

基于监督机器学习的车载协作通信中继选择

为提高车载协作通信链路的可靠性与连通性,提出了一种在下行非正交多址接入(NOMA)的中继网络中基于监督机器学习算法的中继选择方案,通过构建反向传播(BP)神经网络预测模型,对候选中继集的中断概率进行预测,以此来进行基于最小中断概率的中继选择,提高了下行链路的连通性.在Matlab中,利用样本数据进行网络训练后,得出的预测值与理论值的相关系数为0.99944,预测的平均相对误差为0.57％,表明该中继选择方案模型能够对多个中继进行中断概率的预测,从而实现基于最小中断概率的中继选择.数值仿真结果表明,基于监督机器学习的中继选择方案相较于基于增强学习的中继选择方案中断概率下降了60％,能明显提高中断性能.     

隧道多中继协作通信系统功率分配与容量优化

基于多波模信道模型建立了矩形隧道多中继协作通信系统模型,给出了放大转发和译码转发协作模式下多中继协作通信系统的信道容量计算公式。在系统总功率受限的情况下,提出了基于遗传算法的隧道多中继放大转发协作通信系统优化功率分配方法和隧道多中继译码转发协作通信系统多重KKT优化功率分配方法,以优化系统的信道容量。仿真结果表明,隧道多中继协作通信系统优化功率分配方法可提升系统的信道容量。     

MIMO系统中的最优中继选择方案

研究多输入多输出中继系统中基于放大转发协议的最优中继选择方案,推导出中断概率和平均信道容量的闭式表达式,并对不同中继节点数时的中断概率和平均信道容量进行仿真。结果表明,该方案可以有效降低系统中断概率,且随着中继节点数的增多,系统平均信道容量优于直接传输方案。     

一种改进的自适应全双工中继系统中继策略

提出了一种基于源节点到中继节点(SR)信噪比门限和中继节点最小自干扰的全双工中继策略,并在此基础上与SR最大信噪比的全双工中继策略相结合,构建了一种改进的自适应全双工中继系统。在对等功率分配条件下使用DF协议转发时对自适应全双工中继系统的中断概率进行了分析,结果表明 与自适应半双工中继策略相比,提出的自适应全双工中继系统的中断概率更低。与基于SR最大信噪比的全双工中继策略相比,一般情况下,当SR信噪比系数较大时,自干扰信号也较强,此时所提自适应全双工中继系统采用基于SR门限和最小自干扰的中继策略,中断概率较低;而在自干扰信号较小的情况下,该自适应全双工中继系统将采用基于最大SR信噪比的全双工中继系统的中继策略,能维持较好的中断性能。     

基于非规则LDPC码的协作MIMO系统性能分析

该文提出了一种基于非规则LDPC码设计的用户协作分集方案,并且给出了准静态的瑞利衰落信道下单用户单中继环境下的三种中继协议的性能比较和中断概率理论推导,比较分析了采用编码协作策略的双用户多中继环境下的系统的误比特性能和中断概率的仿真图。结果表明通过将非规则LDPC码引入到协作MIMO中,系统误比特率大大降低,同时中断概率也明显降低,性能得到显著改善。     

干扰场景中基于预测信干比的中继选择方法

针对多用户协作通信网中存在共信道干扰和过时信道状态信息的问题,提出一种通过预测信干比进行中继选择的方法。根据特定的分布产生随机数,将该随机数与测量信干比相加生成预测信干比,选择具有最大预测信干比的中继节点转发数据。在此基础上,对基于该中继选择方法的译码转发协作通信系统进行性能分析,推导获得预测信干比的概率密度函数,从而得到平均误码率和中断概率的解析表达式。仿真结果与理论分析一致,同时数值结果表明,与基于过时信干比的中继选择方法相比,该方法在系统的误码率和中断性能上具有明显优势。     

双向中继系统中断概率下界优化及分集增益

主要研究了瑞利衰落信道下基于放大转发策略的双向中继系统的中断性能及分集性能。首先利用信源节点信噪比间的关系和调和不等式对信噪比的范围进行优化,得到新的中断概率下界,仿真结果表明Monte Carlo仿真得到的中断概率接近新得到的中断概率下界;同时证明了多中继存在时,基于最大最小互信息准则的双向中继系统仍然取得全分集增益且能够优化中断概率下界。     

协作通信中混合双工方案下的中断概率分析

提出一种协作通信中的全/半双工中继的混合方案。分析计算了在解码转发（DF）下等功率分配时的中断概率的理论表达式;对比了考虑直传链路和不考虑直传链路时的系统性能,指出考虑了直传链路所获得的性能增益;并通过计算机对理论分析进行仿真。结果表明：相对于单一的全双工（或者半双工）选择方案,提出的混合双工系统具有更低的中断概率、更好的系统性能,并且随着潜在中继数目的增加,系统中断概率越低。     

基于部分信道信息的中继选择算法

提出了一种在放大转发协作网络中,基于部分信道信息的中继选择算法。与前人研究基于两跳瞬时信道信息的中继选择算法不同,所提的中继选择算法基于第1跳的瞬时信道信息和第2跳的统计信道信息,选择第1跳的瞬时信噪比和第2跳的统计平均信噪比乘积最大的中继节点。推导了该中继选择算法的中断概率,给出了中断概率的闭式表达。结合推导过程,进一步给出一种在已知第1跳信道信息条件下最小化系统后验中断概率的增强型选择算法。仿真结果验证了理论推导的正确性,同时表明所提算法的性能优于其他算法。     

Nakagami-m信道下多播中继系统网络编码性能分析

在Nakagami-m衰落信道下,分析多播中继系统中网络编码的中断概率性能.分别采用复数域网络编码(complex fiel dnetwork coding,CFNC)和放大转发网络编码(amplify-and-forward network coding,AFNC)两种传输策略,推导了高信噪比时的中断概率近似表达式,得到两种传输策略下的系统分集增益均为2m,并通过仿真结果加以验证.仿真结果还表明,CFNC在系统中断概率、和速率和误符号率性能上均优于AFNC和无中继直接传输策略.     

采用分布式编码的协作HARQ协议

为提高协作通信系统的可靠性,将分布式编码和码合并技术相结合,提出了一种新的混合自动重传协议,构造了基于分布式Turbo码的协作重传系统模型。目的终端分别采用递增冗余和Chase合并技术处理中继节点和信源的重发信息,并进行联合软判决译码。分析了系统的中断概率和平均吞吐量。仿真结果表明,在平坦瑞利衰落信道下,该分布式编码协作HARQ协议较非协作HARQ协议可获得较大的性能改善。