(论坛）加入信道估计误差的 MIMO双向中继最大和速率的研究

本文主要研究一个中继和两个用户,用户和中继都是多天线的系统信道模型。双向中继相比于单向中继可以提高系统的频谱效率。本文我们在信道估计中引入了误差,然后利用梯度下降迭代算法计算基于最大和速率下的权值矩阵F。运用公式计算最大和速率和误码性能,仿真结果表明,在信道误差达到一定大的情况下,在高信噪比的时候系统的性能受到较大影响。     

总功率受限下的双向多中继系统功率分配方案

针对放大转发双向多中继协同通信系统,提出了一种基于最大化最小双向速率准则的功率分配方案。将功率分配问题分解为用户节点功率分配和中继节点功率分配两部分,首先通过将多中继节点信道等效为单中继节点信道,简化了用户节点功率分配,然后应用矩阵变换实现了分布式的中继节点功率分配,减少了反馈开销,降低了计算复杂度。仿真结果表明,提出的功率分配方案在系统双向可达速率和误码率两方面指标均优于现有双向中继功率分配策略,而且性能增益随着中继数目的增加而提升。     

基于能量收集的多对双向MIMO AF中继系统的和速率分析

采用基于中继功率分配的能量收集方法,中继将接收到的部分射频信号转化为能量并利用收集到的能量放大和转发剩下的信号,通过在中继使用最大比合并/最大比传送的接收和预编码技术,推导出每个用户的遍历速率的下界表达式,然后研究了使所有用户和速率最大的最佳中继功率分配比.仿真结果说明了在最佳中继功率分配比的条件下可以得到最大的和速率,同时给出了和速率与中继天线数和用户对数的关系,并表明了在用户总功率一定的条件下,能量收集中继系统的性能优于传统的没有能量收集的中继系统.     

基于计算-转发策略的双向中继通信方案

针对双向中继通信中物理层网络编码的应用,采用基于计算-转发的中继策略,研究并推导了在AWGN信道和衰落信道下的可达速率。为了在衰落信道下获得更高的传输速率,提出了一种采用信道反转预编码的新型传输方案。对比可知,采用这一预编码方案可使通信性能获得较大提升。在两种信道条件下,基于计算-转发的双向中继通信方案都能获得最大自由度,表明计算-转发策略是当前最适于双向中继通信的中继策略。     

空间相关信道下大规模MIMO两跳系统性能分析

针对多对用户大规模MIMO两跳中继系统,考虑空间相关信道,在迫零(Zero-Forcing,ZF)准则下进行中继转发传输,利用确定性等价原理,推导得出遍历可达速率解析表达式,定量给出遍历速率与信道空间相关阵及系统参数间数学关系。基于此,分析了信道空间相关性对遍历速率的影响,并在发射功率缩放率模型下,分析了信源和中继发射功率随天线数增长时可获得的缩放增益。分析发现,中继节点天线阵列引起的信道空间相关性对遍历速率的渐进极限性能无任何影响,且不会影响发射功率缩放率,大大放宽了在中继节点部署大规模天线阵列时的天线间隔要求,有益于大规模天线阵列在中继节点部署实现。利用Matlab仿真验证了遍历速率解析表达式的有效性以及理论分析结果的正确性。     

不对称双向中继信道中的再生双向中继选择及功率分配

该文研究不对称双向中继信道下的被动式再生中继选择问题。首先,通过理论分析给出了传统3节点网络的可达速率域。然后,在瑞利衰落信道环境下,理论推导了系统中断概率的闭合表达式。接着,利用系统业务知识和信道状态信息,提出一种改进型的最大最小中继选择准则。进一步,研究中继端叠加信号的功率分配,提出了两种功率分配因子选择算法,并对所提算法进行了理论分析。仿真结果表明：通过被动式再生中继选择和功率分配可以显著提高系统的中断性能,在信道不对称情况下性能优势明显。     

多用户对双向中继网络的中继和用户选择策略

通过对多用户对多个可选中继组成的双向中继网络进行权重二部图建模,并利用信道状态信息合理设计权重,从而将以最大化系统总速率为目标的中继和用户对选择策略问题等效为权重二部图的最大权匹配问题。利用图论最大权匹配算法（匈牙利算法）,提出了最大权匹配选择策略。并进一步同时基于最大权匹配算法和用户对公平性,提出了最大权匹配轮询策略和基于数据序列因子的最大权匹配策略。仿真结果证明,3种策略均提升了系统性能。     

基于PF调度的多源多中继协作网络节点选择

针对多源多中继协作网络模型,提出一种公平的节点选择与用户调度方案。出于优化平均信道质量的思想,每个传输时隙,选择信道条件差异最大的两个用户同时进行传输信息。中继节点选择基于PF比例公平调度算法,能保证中继节点处的负载均衡。然后在中继端采用一种网络编码传输方案。最后,与其他2种调度方案相比较仿真系统的误码率性能。     

基于比例速率保证的信道误差OFDMA中继系统资源分配

针对存在有信道估计误差的正交频分多址( OFDMA)中继系统,在考虑用户传输中断概率的同时,提出了满足不同用户最小服务质量( QoS)需求和比例公平性约束条件下的中继选择、子载波分配和功率分配的联合优化问题,建立了以最大化系统总容量为目标的优化模型。在此基础上以速率最大化为目标进行最佳中继选择,并通过动态子载波分配来满足用户的最小QoS需求和比例公平性,最后采用拉格朗日乘子法来得到最优功率分配方案。仿真结果表明,此算法在降低用户中断概率的同时,提高了系统吞吐量并保证了用户速率的比例公平性。     

信道估计误差对双向中继通信的影响

在基于中继的双向无线通信系统中,分析了两时隙、三时隙和四时隙的中继传输模式的系统和速率性能。考虑到实际通信场景中,信道估计误差的存在使得两时隙和三时隙传输系统的自干扰无法完全消除,研究了信道估计误差对系统和速率性能的影响。仿真结果表明,在公平的发送总功率和信息交换的前提下,两时隙和三时隙传输的和速率在无信道估计误差时在任何信噪比情况下均优于四时隙传输,随着信道估计误差的增加,其和速率显著下降。     

多用户对双向中继空频信道配对方案

在基于OFDM的多用户对双向中继网络中,提出了一种空频信道配对的中继策略,以最大化和速率为目标,给出了一种较低复杂度的空频信道配对方案,通过进一步挖掘系统的频率分集和空间分集来提高系统性能。仿真结果表明,所提出的空频信道配对方案可以明显提高系统的和速率和误码率性能。     

MIMO中继系统中基于不完全信道信息的线性预编码算法

针对采用放大转发中继技术的多输入多输出系统,提出一种基于不完全信道状态信息的中继预编码设计方案.假设在中继端已知源-中继的全部信道状态信息,在中继-目的端的信道考虑信道估计误差及发射天线相关性,根据最小均方误差设计准则,推导获得目的端线性处理矩阵.在中继端最大发射功率约束条件下,通过理论推导求得中继端线性预编码矩阵的闭式解.数值仿真结果表明,在存在信道估计误差和天线相关性的条件下,所提方案能有效降低系统的误比特率和均方误差.     

窃听环境下AF中继选择与功率分配的研究

传统的最佳中继选择方案仅参考了合法用户的信道状态信息,在实际的通信系统中由于存在窃听用户而无法保证信息的可靠传输。现有的最佳中继选择方案将窃听用户的信道状态信息纳入考虑后,系统的安全性能得到了一定改善,但是依然采用的是等功率分配。针对放大转发协议,本文在现有最佳中继选择方案的基础上,以降低系统安全中断概率为目标,在系统总功率受限的前提下,根据源节点和中继节点以及中继节点和目的节点间的信道参数引出功率分配因子,对源节点和中继节点间的功率进行适当分配。通过仿真对比,可以发现功率分配能够降低系统的安全中断概率,从而改善系统的安全性能。      

全双工协作多播业务在NOMA系统中的应用和性能

研究了多播业务在协作非正交多址接入（non-orthogonal multiple access,NOMA）系统中的应用及其性能。在一个单播和多播混合业务的场景中,多播用户组中选择某个信道状态最好的用户作为中继进行解码转发单播用户的信号,并在中继用户支持全双工的模式下,分析和推导了单播用户的中断概率和平均可达速率的闭式表达式。蒙特卡洛仿真结果和理论推导高度一致,表明提出的协作多播应用可以极大改善单播用户的中断性能,且多播用户的容量性能在中继发射功率不是很高的情况下不会受到影响。     

MIMO中继系统中基于失真信道的联合收发机设计

在MIMO中继系统中,基于完全信道状态信息的基站、中继节点和终端联合收发机设计方案能够改善系统的误比特率性能,在放大转发(AF)中继的基础上提出了一种基于不完全信道状态信息的联合收发机设计方案.新方案在基站和中继节点的功率都受限条件下,将信道估计误差建模为高斯随机变量,以最小均方误差(MMSE)为准则,采用迭代算法,得到了基站预编码矩阵、中继转发矩阵和终端解码矩阵.该方案与不考虑信道估计误差的方案相比,能够有效地改善系统的均方误差和误比特率性能.     

协作系统中基于比例公平的资源分配方法

针对多用户协作中继系统中的资源分配问题,提出了一种在满足用户速率比例公平约束条件下的新算法。该算法先将由2个时隙组成的中继用户传输链路转换为一个等效信道链路,将涉及子载波分配、中继选择和功率分配的组合优化问题转化为分步的次优化问题。该算法在等功率分配情况下,根据各用户速率比例公平系数进行初步子载波数目分配;以瞬时信道增益最佳原则,进行剩余子载波数目分配及具体子载波分配,同时完成中继选择;在速率比例公平约束条件下推导出次优化功率分配的闭式表达式,从而完成各子载波上的功率分配。仿真结果表明,该算法在有效提高系统容量的同时,保证了各用户速率之间的比例公平性。     

无线多址接入网络编码中继的信道分配算法

无线多址接入中继网络中,用户可选择是否接入中继,同时中继也可选择所服务的用户。在中继处应用网络编码技术可使单个中继同时服务于2个用户共享同一时频资源进行无干扰信息传输。基站采用联合检测方法恢复原始信息,从而得到传输速率的提升。针对多用户多中继场景,为了进一步提升系统的吞吐量,需要为用户选择合适的中继协助其传输,考虑到多址网络编码中继的中继选择问题是一个复杂的优化问题,为了降低其求解复杂度,分别采用基于贪婪准则和考虑用户公平性的信道分配算法进行求解。仿真结果表明,所提信道分配算法相比于随机信道分配可获得较大的性能增益,并且基于贪婪准则的算法性能优于考虑用户公平性的算法。     

混合中继转发机制下的资源分配

在基于放大转发( AF)和译码转发( DF)的混合中继转发机制模型下,为了使系统获得最大和速率,提出了相应的资源分配方案,在子载波对混合中继协议的判断选择和最优功率分配算法的基础上讨论了等效信道增益模型和非等效信道增益模型。在非等效信道增益模型中,为了降低计算复杂度提出了一种次优算法。在该机制模型下,系统自适应地选择AF或者DF转发,既克服了两种单一转发模式存在的弊端,又能获得更大的和速率,从而提高了资源利用率。仿真结果表明,当系统功率等因素变化时,该分配方案下的混合中继转发模型与传统的AF和DF模型相比系统和速率分别提高了60%和8%以上,充分说明了该系统的优越性。     

机会全双工/双向中继策略

传统双向中继（Two-way relaying,TWR）策略在信道和数据速率非对称性条件下性能较差。本文提出一种机会全双工/双向中继策略,提高无线中继系统在信道和数据速率非对称条件下的中断概率性能。以最优中断概率为准则,将机会全双工/双向中继策略建模为传输时间分配问题,给出了机会全双工/双向中继策略最优时间资源和中继功率分配方案。仿真结果表明,与传统的全双工中继（Full-duplex relaying,FDR）和双向中继（TWR）比较,所提策略能够获得更好的中断概率性能。      

基于AF策略的高斯正交不信任中继信道的最优资源分配

本文研究了高斯正交中继窃听信道,中继节点同时作为窃听者的情况,源节点同中继节点和目的节点在信道1上传输信号,中继节点同目的节点在信道2上传输信号,信道1和信道2在频率上是正交的。通过分析,在总的信道资源受限的情况下,通过优化功率及信道带宽获得最大的安全速率。本文给出了在高斯正交信道下,当只考虑功率或带宽时,存在唯一的功率或带宽使得安全速率达到最大,并且通过仿真结果说明了采用最优资源分配可得到比等资源分配更大的安全速率。