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.     

一种双信道协作中继的认知网络功率分配算法

针对认知无线网络主、次用户的互相干扰对网络中断性能以及系统传输效率的影响进行了研究,采用一种双信道协作中继的传输方案来减少干扰,并提出一种基于中断概率的最优功率分配方案来改善中断性能和传输效率。在该传输方案中,主、次系统通过对接收的主信号和复合信号进行处理,采用连续的干扰解码和消除得到去干扰信号。该功率分配方案在保障主系统中断性能的前提下,提出次系统中断概率的优化方程,通过关联功率分配因子来实现最大化次系统吞吐量。实验结果表明,该算法在改善中断性能和系统吞吐量方面具有较好的效果。     

通信网络中基于协作中继重传策略

针对信息包在通信网络中多播传输进行了研究,提出通信网络中基于协作中继重传策略。当信息包直传失败时,源节点协作多个中继节点对多个丢失的信息包进行编码重传。在重传阶段根据反馈机制结果采取随机接入方式优先对有机会编码的丢失信息包进行组合,然后通过牺牲之前重传过程中传输失败的节点为信息提供空间分集增益,从而减低重传次数。最后在不同信道环境下,该策略与未协作NCARQ和传统ARQ进行Monte Carlo仿真。仿真结果表明,在多中继信道条件优于源-目的信道的情况下,利用协作网络编码进行重传有效地提高网络吞吐量,且该策略利用协作空间分集降低了由于相干性而导致性能不佳的状况。     

调制方式及协作门限对增强中继协作性能影响的分析

由于不需要配置多根天线就可以构成虚拟天线阵列,协作分集技术被广泛地讨论。传统的协作分集没有充分地利用信道的资源,中继节点不管信道状态是否优良,每次直接转发源节点传来的信号。增强中继通过限制中继节点只在信道状态差的情况才进行协作,节约了信道的资源。本篇文章在独立非同分布瑞利信道下,研究了调制方式及协作门限值对于增强中继协作分集性能的影响。中继节点的协作方式选择放大重传模式。经过理论推导,得到了各种调制方式在增强中继协作策略下系统整体的信噪比与误码率的关系式。并且文章讨论了门限对于增强中继的影响。     

基于自适应中继的认知协作网络功率分配

在中继系统中基于译码转发(DF)的功率分配算法会由于译码错误造成误差变大,而基于放大转发(AF)的功率分配算法会引起噪声放大。针对上述问题,提出一种基于自适应中继的多载波正交频分复用认知协作功率分配算法。根据传输信号的信噪比自适应选择合适的转发算法分配功率,保证主要用户的干扰温度保持在合理限度内,并最大化系统的信道容量。仿真结果表明,与DF算法、AF算法相比,该自适应算法在低信噪比区域与高信噪比区域均能获得较高的信道容量。     

认知中继网络中的功率分配算法

无人机（Unmanned aerial vehicle, UAV）通信是当前无线通信领域的研究热点。为了保证地面移动端与UAV通信的可靠性,提出了基于空时块码（Space-time block code, STBC）的协作中继传输方案。为了提升频谱效率,本文利用认知无线电技术,于协作中继处分别采用放大转发(Amplify-and-forward, AF)和解码转发(Decode-and-forward, DF)两种协议进行传输,在主用户通信服务质量得到保证和认知用户传输功率受限的条件下,建立以认知中继网络的吞吐量最大化为目标函数的优化问题。采取拉格朗日乘子法与Karush-Kuhn-Tucker (KKT)条件相结合的方案来实现优化问题中最优功率的分配。最后,仿真结果不仅验证了所提方案的有效性,还表明了DF中继协议下认知中继网络的吞吐量优于AF中继协议。     

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。     

一种改进的协同中继节点选择算法*

机会主义中继选择算法（ORS）基于瞬时信道质量选择一个最优中继节点帮助源节点进行协同通信,可以取得与其他复杂协议相同的分集阶次;但该算法存在碰撞问题,其采取的退避机制会增加网络延时。为此,提出一种碰撞时的改进处理方法,可以避免延时,提高网络容量。仿真结果表明,与原方法相比,该方法在保证BER性能时可有效地提高吞吐量。     

蜂窝中继网络中协作切换策略研究

传统蜂窝网络架构存在着不少缺陷,小区边缘用户的服务质量远差于靠近基站中心的用户。通过部署中继,并完善其切换算法,提出了在该蜂窝中继网络中基于中继协作的切换策略,且对小区内及小区间切换策略进行细化,这样可以更精确的选择接入站点。比较了传统切换与协作切换中的切换阻塞率以及切换次数,通过仿真证明基于中继协作的协作切换的切换阻塞率小于传统切换,且基站间切换次数也得到降低,减轻了基站的负担,使系统性能得到提升。     

一种鲁棒的协作式认知无线电频谱感知方案

在协作式认知无线电频谱感知中,恶意节点会通过向数据融合中心传送虚假的感知信息来降低整个网络的频谱感知性能.为了提高协作感知对虚假感知信息攻击的免疫力,提出一种基于加权序贯似然比检测技术的鲁棒协作式频谱感知方案.通过采用信誉记录,权值分配和多线程检测三种机制,能够做到有效判别和剔除恶意节点,提高了协作式频谱感知的鲁棒性.     

基于H∞滤波能量预测中继选择协作传输技术*

研究了一种适用于分布式移动无线传感器网络数据传输基于能量预测的协作通信技术。针对无线传感器网络,协作数据传输技术难以有效解决无线网络动态拓扑结构、带宽和能量受限等问题,建立了一种基于H∞滤波器相邻节点剩余能量预测的分布式中继选择机制,并在此基础上建立数据协作传输技术。该技术充分利用无线信道的广播特性,首先根据H∞滤波器预测节点剩余能量,然后根据剩余能量值选择最大者作为协作节点,最后根据无线信道质量在放大重传和解码重传机制之间进行自适应调整。数学分析表明,H∞滤波器可以准确地预测节点的剩余能量,同时该协作传输技术能够显著提高无线传感器网络的资源利用率和系统吞吐率,有效延长网络寿命。     

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。     

在认知中继网络中基于放大转发与最佳中继的最优功率分配算法

由于受认知无线电与中继通信技术的启发,提出了一种认知中继网络模型.该模型由源节点、目的节点、认知中继节点及主用户(primary user,PU)构成.认知中继节点以与PU共存的方式为源节点辅助传输信息到目的节点,只要保证其对PU通信造成的干扰在PU干扰门限值以下.假设源节点、目的节点和认知中继节点之间的瞬时信道边信息(channel side information,CSI)和认知中继节点到主用户之间的均值信道增益已知的前提下,研究该模型中的认知中继节点分别采用放大转发(amplify-and-forward,AF)和基于AF的中继选择(selection AF,S-AF)下的功率分配策略,该策略以最小化系统中断概率为目标,同时也满足认知中继节点的发射功率约束(包括总发射功率和个体发射功率约束)和对主用户的干扰功率约束.最后,通过数值仿真来验证推导出的功率分配策略.仿真结果表明:本文提出的最优功率分配策略,无论在AF,还是S-AF下,均能明显的改善系统的中断性能和平均吞吐量;同时在S-AF下最优分配策略可以得到更高的平均吞吐量,因此中断概率更小.     

基于双向流的门限机会中继策略

对两节点在彼此覆盖范围内的双向传输流模型进行研究.用瞬时链路状态信息的机会中继策略,选择出最佳中继节点,然后根据门限值来判断是否需要最佳中继参与协作,当两节点直连链路状态大于门限值时,节点间直接交互信息,无需中继节点的协助;反之,信源和最佳中继共同协作参与传输.相比直接传输模型,本策略提高网络吞吐量的同时,增大了系统的...     

协作认知无线网络中的功率优化及中继选择策略

近年来,认知无线电技术与协作通信技术相结合,具有在平坦衰落无线信道环境中增加用户吞吐量,提高频谱利用率等优势,因而被广泛研究与应用。如何在协作认知网络中有效的实现主要用户和认知用户的频谱共享,亦即如何在众多的认知用户中选择合适的认知中继集是一个基本的问题。本文通过确定并优化主要用户和认知用户效用函数来解决该问题,因采用了纳什均衡理论,故称之为基于博弈论的多中继选择算法(Multiple Relay Selection based on Game Theory ,GTMRS)。在任一认知中继集合中,认知用户之间能够形成非合作功率的博弈模型, 可基于纳什均衡得到认知用户的优化协作功率分配算法。在寻找一组确定的中继集合来实现主要用户效用的最大化过程中,文章引入了修改的信道调和平均数因子,其目的是移除信噪比较小的中继节点,以最大化系统的信噪比。仿真结果显示,该算法能够使更多的认知用户接入到授权频谱中,同时使得主要用户获得更大的效用以及传输速率。因此,基于博弈的多中继选择算法能够有效选择合适的认知中继,并获得主要用户和认知用户在效用上的最优化。     

认知无线电中一种改进的两步协作感知算法

针对同时使用硬合并和软合并的两步协作频谱感知方法在第二步的软融合时仍需向融合中心发送大量不必要数据的问题,引入了接收信噪比估计,提出了一种改进的两步协作感知算法。改进算法在低信噪比情况下使用传统的两步协作检测提升检测性能,在较高信噪比情况下则采用硬融合策略来减少发往融合中心的信息量。仿真结果表明,改进算法和传统的两步协作检测算法相比,能在几乎不损失检测性能的情况下,显著减少不必要的数据传送。     

基于演化博弈论的移动Ad Hoc网络中继协作机制

从演化博弈论的角度,提出一种能有效激励无线Ad Hoc网络节点参与数据分组中继协作的纳什均衡策略:G-TFT(Generous Tit for Tat).以节点中继的分组数与所需的能量开销为均衡点,建立了中继协作过程的单阶段博弈模型G,验证了节点的自私性动机,将G扩展为基于时闻序列、策略可转换的演化博弈R,并根据R的纳什均衡提出了协作激励策略G-TFT.仿真结果表明.通过调整宽容因子g,G-TFT能有效地激励节点参与中继协作.     

一种协作和中继混合的传感网寿命最大化路由算法

周期性监控、多对一数据传输是无线传感网的典型场景之一.其中存在固有的能耗不均问题,即与sink 节点距离不同的节点能耗差异大,严重缩短了网络寿命.提出了一种基于协作和中继混合传输模式的路由方法,利用协作和中继在远、近距离传输时能耗的互补性,通过调整节点采用中继模式传输的负载比例(称为中继率),均衡节点间的能耗,延长网络寿命.定量地描述了节点能耗和中继率的关系,将网络寿命最大化建模为关于中继率矢量的高阶非线性优化问题.为了求解该问题,深入分析了寿命最大化时节点间能耗的关系,得到的结论是：若以中继模式传输单比特的能耗小于sink 一跳邻节点的协作模式能耗,则寿命最大化时所有节点能耗相等;否则,寿命最大化时节点中仅满足协作模式能耗大于中继模式的部分节点能耗相等.由此将多元非线性的网络寿命最大化问题转化为关于单变量的优化问题,求得了最优中继率.利用理论分析结果设计了分布式路由算法DORRCR.仿真结果表明,该算法能够有效延长网络寿命,显著提高全网的能耗均衡性.     

一种面向全双工多中继协作SWIPT网络的功率消耗方案

在全双工多中继协作无线携能通信网络中,传统的中继选择算法未考虑到未被选择中继的闲置利用问题,导致中继数量增加时网络的性能浪费愈加严重,如何开发未被选择中继的剩余潜能成为提升网络性能的关键。对此,设计了一种新的HTT(Harvest then Transmit)功率消耗方案,在中继配备电池的情形下,通过充分利用中继处的能量收集模块增加了被选择中继处的发射功率,从而进一步提升了系统容量。此外,针对提出的新的HTT功率消耗方案,考虑了BIKT(Battery Information Known at Transmitter)和BIUT(Battery Information Unknown at Transmitter)两种应用场景。仿真实验的结果表明,3种中继选择算法,即单中继选择算法、贪婪中继选择算法和穷竭搜索算法,在采用提出的新的HTT功率消耗方案后,无论是应用于BIKT场景还是BIUT场景均能有效提升系统容量并降低中断概率。     

无线协作通信的网络编码-增量中继机制

针对以往的网络编码应用于无线通信系统中都是采用固定的中继转发方式,提出了一种新的协作机制：网络编码—增量中继。该方案的中继节点根据两用户直传路径的发送情况来决定是否需要转发：即当两用户发送数据的直传路径都成功或都发送失败时,中继节点不转发数据;当两用户发送数据的直传路径有一个成功、一个失败时,中继节点转发经过网络编码后的数据。经过仿真表明,采用该协作机制,在不影响系统性能的情况下大大节约了时隙、功率、带宽资源。