能量收集双向中继网络的高能效联合中继选择和功率分配算法

为了实现双向中继系统在满足传输速率要求时的最小功率消耗,基于功率分割中继协议,在完美和非完美的信道估计两种不同的情况下,提出了能量收集双向中继网络的高能效联合中继选择和功率分配算法,得到了两个信源的最优功率分配和中继节点最优的能量收集比例.仿真结果表明,信道估计误差会增加系统的功率消耗;与传统双向中继比较发现,能量收集双向中继能够实现更少的系统功率消耗.     

分布式双向中继选择算法及用户功率分配

针对放大转发的瑞利双向中继信道的节点选择问题,提出了基于部分信道信息的分布式双向中继选择算法。算法通过计算双向链路的接收信噪比,推导出满足目标接收信噪比的转发阈值,各中继节点根据该阈值决定是否参与转发,从而实现分布式选择。此外,考虑用户总功率受限的情况,在分布式中继选择基础上提出了优化功率分配策略,使双向信道的接收信噪比更加接近。仿真结果表明,分布式中继选择算法与最优多中继算法的系统传输速率相似,计算复杂度大大降低,尤其是在中继数目增大的情况下更加明显。优化功率分配策略能进一步提高系统能量效率,在相同性能下可节省7%左右的功率。     

双向协作系统的中继选择和功率分配策略

针对瑞利衰落信道下双向多中继协作通信系统,为了降低中断概率,提出了一种基于最小化中断概率的中继选择策略和功率分配方案。首先联合考虑两条链路的中继节点处信噪比和信道增益实现双链路中继选择,然后推导出一种新的最优中继下双向放大转发协作中断概率的近似表达式上界,并利用凸优化求解得到使中断概率最小的最优功率分配解。仿真结果表明,与现有策略相比,提出的策略能够明显降低系统中断概率和误码率,显著提高系统性能。     

不对称放大转发双向中继功率分配及中继位置选择

该文研究基于放大转发中继的不对称双向中继系统容量问题。首先,在瑞利衰落信道环境下,从双向通信的角度,通过理论分析得出其中断概率精确表达式和渐进表达式。理论分析发现节点发射功率和源节点目标速率共同决定系统中断概率,并且在大多数业务下系统中断性能仅取决于单向链路,而与另一链路无关。基于此,以优化系统中断性能为目标,提出一种基于业务知识的节点功率分配算法和中继位置选择算法。数值仿真实验结果表明,通过功率分配和中继位置选择可以显著提高不对称放大转发双向中继系统的中断性能。     

双向中继信道的模拟网络编码最优功率分配

在双向信息非对称条件下,研究了基于模拟网络编码的双向中继信道中的最优功率分配问题。分别给出了中断概率最小化、和速率最大化意义下的最优功率分配闭式数学表达式,并证明了两种约束下最优功率分配问题的统一性。分析表明:现有的基于模拟网络编码的双向中继信道中的最优功率分配方法是本文提出方法在某些条件下的特例。计算机仿真分析证明了提出的最优功率分配方法在中断概率和和速率性能方面均优于平均功率分配方法。      

双向能量协作的中继系统功率分配算法

在无线中继系统中,考虑源节点和中继节点都是能量采集的,而源与中继之间可以进行能量协作,即可双向传递能量,针对瑞利衰落信道场景以最大化系统吞吐量为目标,联合优化源节点的发射功率、中继节点的发射功率以及传递的能量值,提出了双向能量传递的最优功率分配算法。本文根据场景模型建立了最优化问题,利用凸优化知识求得最优解的形式,假设能量传递无损耗情况下提出了理想功率分配方案;然后以此为基础,在满足能量因果性和数据因果性的条件下,对传递的能量和发送的功率进行优化。仿真结果表明,本文提出的双向能量传递的功率分配算法优于其它的功率分配算法,能有效的提高系统吞吐量。      

能量收集中继安全传输网络的在线功率控制算法

针对源节点和中继节点均采用收集能量供电的放大转发中继网络,考虑两个目的节点之间信息相互保密的场景,该文提出最大化长期时间平均保密速率的源节点和中继节点发送功率联合优化算法.由于能量到达和信道状态是随机过程,该问题是一个随机优化问题.利用Lyapunov优化框架将电池操作和能量使用约束下的长期优化问题转化为每时隙的"虚队列漂移加惩罚"最小化问题,并求解.仿真结果显示该文提出的算法在长期平均保密速率上相较于对比算法具有显著的优势,同时算法仅依赖于当前的电池状态和信道状态信息做出决策,是一种实用的、低复杂度的算法.     

能量收集中继安全传输网络的在线功率控制算法

针对源节点和中继节点均采用收集能量供电的放大转发中继网络,考虑两个目的节点之间信息相互保密的场景,该文提出最大化长期时间平均保密速率的源节点和中继节点发送功率联合优化算法。由于能量到达和信道状态是随机过程,该问题是一个随机优化问题。利用Lyapunov优化框架将电池操作和能量使用约束下的长期优化问题转化为每时隙的“虚队...     

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。     

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。     

Joint relay selection and power allocation algorithm in two-way relay networks with proportional fair constraint

In this paper,we consider the joint relay selection and power allocation problem for two-way relay systems with multiple relay nodes.Traditionally,relay selection schemes are primarily focused on selecting one relay node to maximize the transmission sum rate or minimize the outage probability.If so,it is possible to cause certain relay nodes overloaded.In addition,the joint relay selection and power allocation problem is a mixed integer program problem and prohibitive in terms of complexity.Therefore,we pro...     

Residual energy based multi-relay selection and power allocation scheme in two-way relay network

In this paper, we have proposed a multi-relay selection and power allocation scheme for two-way relay network which aims to maximize the sum-rate of two-way relay system. First, to prolong network lifetime, a multi-relay selection strategy is proposed in which both channel state information （CSI） and remaining energy （RE） are considered. Next, a multi-relay power allocation algorithm based on convex optimization （MRPA-CO） is presented. To reduce the computational complexity, it can be divided into two steps： terminal nodes power allocation （TNPA） and relay nodes power allocation （RNPA）. Simulation results indicate that the proposed relay selection strategy can significantly prolong network lifetime compared to other relay selection strategies which consider CSI only, and the MRPA-CO algorithm has great advantage over equal power allocation （EPA） on sum-rate in two-way relay network.     

Power allocation,relay selection and energy cooperation strategies in energy harvesting cooperative wireless networks

In this paper, optimal power allocation and relay selection strategies in energy harvesting cooperative wireless networks are studied. In particular, signal‐to‐noise ratio (SNR)‐maximizing based power allocation and relay selection without and with energy cooperation—via wireless energy transfer—are considered. Moreover, total relay power minimization subject to target end‐to‐end SNR is investigated. The different optimal strategies are formulated as optimization problems, which are non‐convex. Thus, intelligent transformations are applied to transform non‐convex problems into convex ones, and polynomial‐time solution procedures are proposed. Simulation results illustrate that power allocation strategies achieve higher end‐to‐end SNR than relay selection ones. Finally, energy cooperation is shown to be effective in improving end‐to‐end SNR, while total relay power minimization balances end‐to‐end SNR, transmit power consumption, and harvested energy. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

最小功耗的中继选择与功率分配的联合优化

研究采用放大转发协议的单向和双向中继网络中的中继选择与功率分配的联合优化策略。该策略以一定服务质量(QoS)要求为约束条件,以最小化中继网络中各节点的总功率为目标,建立优化问题。运用凸优化技术,得到了该优化问题的闭合解。仿真结果表明在满足相同的QoS要求下,该最优联合策略较传统的随机选择与等功率分配策略具有较低的功率消耗。     

能量收集多跳D2D无线传感网络中的中继选择算法

针对无线功率传输技术的能量收集效率有限造成信噪比下降进而引发通信中断率增加的问题,在能量收集多跳D2D(Device to Device)无线传感网络中,提出一种基于改进K-means聚类的中继选择方法。首先,推导得到能量收集下的信噪比因子,使其作为K-means聚类特征。然后,利用最小欧氏距离原则得到距离聚类中心最近的实际节点的位置。最后,根据距离重排序得到中继节点,形成从源节点到目的节点的通信链路。仿真实验结果表明,相比最短路径算法和随机中继协作方案,所提出的改进算法链路信噪比更大,能够减小通信中断率,具有更好的中继性能。     

一种干扰受限场景下的双向中继选择方法

针对非对称双向中继通信系统,本文提出了一种干扰受限场景下的机会中继选择方法。该方法仅利用了中继节点的本地信道状态信息且实现复杂度低,适用于两个源节点的发射功率和阀值速率均不同的双向中继通信系统。仿真结果表明,在中高信噪比条件下,所提方法的性能接近于最优中继选择方法,且大大优于未考虑干扰的传统中继选择方法。     

Energy-efficient joint relay node selection and power allocation over multihop relaying cellular networks toward LTE-Advanced

Cooperative relaying is emerging as an effective technology to fulfill requirements on high data rate coverage in next-generation cellular networks,like long term evolution-advanced (LTE-Advanced).In this paper,we propose a distributed joint relay node (RN) selection and power allocation scheme over multihop relaying cellular networks toward LTE-Advanced,taking both the wireless channel state and RNs’ residual energy into consideration.We formulate the multihop relaying cellular network as a restless bandit system.The first-order finite-state Markov chain is used to characterize the time-varying channel and residual energy state transitions.With this stochastic optimization formulation,the optimal policy has indexability property that dramatically reduces the computational complexity.Simulation results demonstrate that the proposed scheme can efficiently enhance the expected system reward,compared with other existing algorithms.     

基于中断概率的协作通信中继选择与功率分配算法

研究了功率受限情况下多中继协作通信网络的中继选择和功率优化问题。在AF网络中,提出了一种低复杂度中继选择与功率分配算法,其目标是在总功率一定的条件下使系统的中断概率最小。本算法对源节点和所有潜在中继节点进行功率分配,结合当前信噪比选择最优的中继集合,通过最速下降法求出使系统中断概率最低的功率分配因子。该算法不需要知道大量瞬时信道信息、不需要系统在等功率条件下进行中继选择,只需求得中继节点排列矩阵便可根据当前信噪比自适应获得最优中继节点集合。仿真结果表明,在相同条件下,该算法明显优于不同中继节点集合下几种算法的中断性能,并且与传统的SAF及AAF算法相比,有效降低了中断概率,提升了系统性能和功率效率。