基于误码率的中继位置及功率分配联合优化

针对单中继AF协作通信系统,分析了不同中继位置和功率分配方式对系统误码率性能的影响。以最小化系统误码率为目标,研究了等功率分配（equal power allocation,EPA）和最优功率分配（optimum power allocation,OPA）两种方案下,中继按照线形拓扑轨迹运动时的最优位置。理论分析和仿真结果表明,中继位置及OPA的联合优化算法大大提高了传统的EPA方案下的系统性能。     

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。     

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。     

协作译码转发中继网络中的安全能效分析

基于物理层安全理论,研究了存在窃听用户情形下协作译码转发中继网络中的安全能效问题。安全能效,即消耗单位能量所能传输的保密信息量。在满足各节点发射功率约束和中继处最小译码速率要求下,通过功率控制实现系统的安全能效最大化。针对目标函数非凸问题,利用分式规划和DC(Difference of Convex functions)规划理论把目标函数分解为子函数通过迭代来进行优化求解。仿真结果表明,能效优化可以显著提升系统的安全能效。     

基于误码率的快速中继选择算法

针对协作网络中的中继选择算法的最优性与运算效率的矛盾问题,在放大转发(AF)协作网络中,提出一种基于误码率的快速中继选择算法。该算法先在等功率条件下,根据信道统计特性及系统误码率,引入一个等效信道增益参数,该参数反映了在协作通信过程中,源节点到中继节点以及中继节点到目的节点两个阶段的信道特性。然后将该参数降序排列,以当前信噪比(SNR)为门限,在等功率条件下选择中继节点集合,使系统的误码率最小。并结合次优功率分配,进一步降低系统的误码率。仿真结果表明,该算法能够取得和穷举算法相似的性能,但计算复杂度至少降低到穷举算法的1/20,且随着中继节点数的增加计算复杂度更进一步降低。同时,仿真结果还表明该中继选择算法的误码率性能优于所有中继节点参与转发（AP-AF）及预先选择一个最优中继节点转发数据（S-AF）算法。     

中继通信系统中的功率分配研究

对中继协作通信系统中的功率分配问题进行了研究。给出了多中继协作通信网络模型,针对该模型,分析了等功率分配、中断概率最小的功率分配、传输速率最大的功率分配和节点选择功率分配等四种功率分配方案,从数学上对各种方案的实现进行了描述,并对各种方案能否实现功率的优化配置及实现难易程度进行了讨论。     

应急通信系统中协作中继选择与功率分配优化

为提高应急通信系统的信道容量和能量效率,提出一种协作中继选择与功率分配的联合优化算法。在动态的通信环境中,通过最佳期望选取参与数据传输的协作中继集,提高通信系统的信道容量。为使每个用户及整个网络的能量消耗降到最低,采用凸优化方法,合理分配源节点和多个中继节点之间合理的发射功率。理论分析与仿真实验证明,该算法能以较低的复杂度明显提高系统的信道容量和能量 效率。     

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。     

SR门限中继选择算法研究

中继选择是协作通信领域的关键问题,尤其对于电池供电能量有限的无线移动设备。与基于两跳瞬时信道信息的中继选择算法不同,介绍了一种基于源到中继信道信息的SR门限比较算法。该算法在中继节点设置合适的信噪比门限,将源和多个中继节点的信噪比与门限值比较,选择出最优中继进行传输。在该算法的基础上,理论分析了最优中继及目的节点处的输出信噪比,仿真结果表明该算法可以获得与基于两跳瞬时信道信息算法相近的性能。但由于中继只需考虑自身和源节点之间的瞬时信道状态,所以中继的功耗大大减小,算法的复杂性降低。     

多用户环境下的认知协作通信系统性能分析

在存在多个主用户的环境下, 提出一种新型的两跳式协作通信系统, 并对系统的性能进行了分析。该系统在信宿处有多个次级用户接收机, 并且采用信道参数最优的方式进行用户选择。在瑞利衰落信道下, 对提出的协作通信系统的中断概率进行了研究, 得出了中断概率的闭合表达式及在高信噪比时的渐进表达式。最后通过计算机仿真验证了其有效性, 分析结果显示在多用户条件下系统的整体性能得到明显提高。     

CDCSMA-CD communication method for cooperative robot systems

Robot cooperation means 'work-accomplishment action with collaboration of multiple robots by applying shared information, transmitted from a robot to others in a system'. The definition implies that efficiency of a cooperative robot system depends directly upon two main factors, one is communication among the robots and the other is movement of the robots. Robots with appropriate cooperation are expected to work efficiently. The authors propose here an efficient communication method for a cooperative robots system, Code Division Carrier Sensing Multiple Accesses with Collision Detection (CDCSMA-CD). CDCSMA-CD, differing from communication methods in the past, is specifically designed for a cooperative robot system so it can be applied appropriately for both point-to-point and broadcast communication. Within this paper, the principle and hardware structure of the proposed CDCSMA-CD are described. The efficiency of CDCSMA-CD, compared with other communication methods, is then evaluated and discussed.     

同步协作中继系统的波束形成通信方案的设计*

从多输入多输出（multiple-input and multiple-output,MIMO）系统所设计的Alamouti码中得到启发,针对在无线协同信道之上的同步协作中继系统提出了一种新的通信方案。为了在大中断率和低成对误码率(PEP)的情况下能有效地传送信号,源天线采用功率分配波束形成技术,中继节点采用放大转发(amplify and forward,AF)技术。研究和仿真表明,对给定效率R,所提出的模型与以前的通信方案尤其是广播通信模型相比,在中断率和成对误码率上都有明显的改善。这一发现可能会对未     

双向中继协作通信系统的迭代接收机设计

针对双向中继协作系统建立了中继节点多用户接收机因子图模型,通过利用高斯参数化对混合高斯分布进行近似,提出了一种联合信道估计、多用户检测与译码的迭代消息传递算法,在合理的复杂度下有效地提高了中继接收机对于多用户混合信号的检测性能.     

Local communication of multiple mobile robots: Design of optimal communication area for cooperative tasks

This paper presents an optimal design for local communication between multiple mobile robots. In previous studies of local communication in multirobot systems, the area of communication was not designed using mathematical analysis, but only time-consuming simulations of multirobot communications. We analyzed the information transmission efficiency and created an optimal communication area that minimizes the information transmission time to multiple robots. This optimization comprises two steps. First, we derive the “information transmission probability” for various task models. Next, the derived information transmission probability is used to minimize the information transmission time. The optimal communication design is tested for various tasks, using system parameters. The analytical results are further verified by using computer simulations of multirobot communications and experiments with local communication. © 1998 John Wiley & Sons, Inc.     

支持协作通信的MAC协议研究

协作通信被视为一种可以获取空间分集的有效方法。通过协作,单天线的节点可以共享天线组成一个虚拟的多天线系统,以获得更加可靠的数据传输。然而,通信中更多节点的介入不可避免地使得接入访问更加复杂,因此需要重新进行MAC协议的相关研究。介绍了一种支持协作通信的通用框架,并提出了一套协作MAC协议。该协议不仅可以支持各种不同的协作方式,而且可以支持不同个数的中继节点。仿真结果显示,协作MAC协议能够显著提高网络的性能。     

基于LQR的耦合动态互联系统分布式协作 负载均衡优化控制

针对一类非等同非线性耦合互联系统,提出分布式协作负载均衡优化控制方法.将子系统间的通信联系建模成有向图,借助输入输出反馈线性化技术,将耦合互联系统的分布式负载均衡控制设计问题转化为广义线性多智能体系统的同步跟踪问题;基于最近邻原则和LQR方法,设计增益可调的分布式协作负载均衡优化控制律,耦合强度依赖于通信拓扑,控制增益依赖于子系统模型;借助矩阵变换方法,整个闭环系统的渐近稳定性可以解耦成每个子系统的稳定性,在假定通信拓扑只含有生成树的条件下,借助李亚谱诺夫函数,可证明整个闭环系统是稳定的,且通过调节控制增益,可以得到期望的响应速度.仿真结果验证了所提出控制方法的有效性及可行性.     

基于学习的线性多智能体系统弹性最优协同容错控制

针对一类线性多智能体系统,研究其在网络间歇性拒绝服务攻击下的最优同步控制问题.首先,在时变非对称通讯网络拓扑结构下,提出一种弹性最优协同容错控制策略,并优化多智能体的合作二次性能指标,然后证明全局跟踪误差在出现执行器故障和网络攻击时仍然渐进收敛.进一步,当考虑多智能体子系统模型参数未知,同时系统发生执行器故障的情况下,提出利用局部系统状态和输入信息的自学习迭代算法求解代数Riccati方程,计算子系统的反馈控制器增益,实现弹性协同容错控制目标.最后,通过Chua电路网络仿真算例验证所提出的控制方法的有效性.     

Asynchronous cooperative communication systems:A survey on signal designs

Cooperative communications is a promising technique for future high speed wireless communications.These systems may be formulated as virtual multi-input multi-output (MIMO) systems where spatial/cooperetive diversity is a key advantage. However,different from MIMO systems,one of the major chal- lenges for cooperative communications systems is that the cooperative transmissions in cooperative systems may be neither time nor frequency synchronized,since the transmissions are from multiple cooperative nodes at...     

A simple alamouti code communication scheme for synchronous cooperative relay systems

In this paper, we propose a simple alamouti code synchronous cooperative relay system over a wireless-hop coherent channel, which each source antenna adopt power allocated beamforming technic, and which relay nodes use AF （amplify and forward） protocol to transmit signals. We analyze the outage probability and pairwise error probability （PEP） of the proposed model. Analysis show that the performance of the proposed model, for given spectral efficiency R, has been improved significantly.     

HPC optimal parallel communication algorithm for the simulation of fractional-order systems

A parallel numerical simulation algorithm is presented for fractional-order systems involving Caputo-type derivatives, based on the Adams–Bashforth–Moulton predictor–corrector scheme. The parallel algorithm is implemented using several different approaches: a pure MPI version, a combination of MPI with OpenMP optimization and a memory saving speedup approach. All tests run on a BlueGene/P cluster, and comparative improvement results for the running time are provided. As an applied experiment, the solutions of a fractional-order version of a system describing a forced series LCR circuit are numerically computed, depicting cascades of period-doubling bifurcations which lead to the onset of chaotic behavior.