协作通信中的解码转发中继策略优化

在单中继协作通信系统模型下,研究了直接传输、固定解码转发（ DF）中继、选择DF中继和增量中继协议。为了提高协作通信系统的频谱效率和中断性能,通过比较源-目的端和中继-目的端的瞬时信道增益来判定是否需要采用协同通信模式,提出一种改进的解码转发方式（ IDF）。通过将选择DF中继和增量中继的优点结合,提出了一种增量选择中继（ ISR）策略,并给出了2种改进协议任意信噪比的中断概率表达式。仿真结果表明,与传统的单中继解码转发协议相比, IDF和ISR均具有更低的中断概率, ISR具有最低的中断概率。     

放大转发方式下中继选择策略的性能分析

研究了几种主要的协同中继选择策略;通过仿真对比了在放大转发方式（Amplifier-and-forward AF）下全部协同、部分协同、机会中继的中断概率性能;最后归纳总结了中继节点数目、信噪比及目标信息速率对上述中继选择策略中断概率性能的影响情况。     

同频干扰环境下双向AF中继性能分析及参数优化

双向中继（two-way relaying, TWR）作为提高中继网络频谱效率的一种有效手段,近年来受到广泛关注。本文研究同频干扰环境下三时隙TWR策略的中断概率性能,中继采用放大转发（amplify-and-forward, AF）策略。首先,理论推导了策略中断概率下界的闭合表达式和高信噪比下的渐进表达式。仿真表明,理论结果能够匹配策略的实际中断概率性能。根据理论结果,以最小化中断概率为目标对中继节点功率分配和中继位置参数进行优化。提出三种优化问题,即（1）给定中继位置,中继功率分配优化问题,（2）给定中继功率分配方案,中继位置优化问题,（3）联合优化中继功率分配和中继位置。仿真结果表明,联合优化能够实现最优的中断概率性能。      

混合转发协作通信的功率分配方案

为了最大限度地利用移动终端的发射功率,提出了基于中断概率限制的混合转发协作通信功率分配方案。根据目的节点和中继节点的译码情况,选择合适的协作转发方式,充分利用了放大转发(AF)和译码转发(DF)方式的优点。在满足中断概率限制的条件下,采用图形和数值分析的方法,得到了源节点和中继节点的最优功率分配。仿真分析表明,在相同的中断概率限制下,采用的功率分配方案比等功率分配方案消耗的总功率少约2.8 dBm。     

卫星网络的协作通信技术

分析了用于点对点和点对多点通信链路协同通信技术的使用.通过设计一个简单的中继模型来分析多节点协作通信方式.运用放大转发、解码转发协作协议,分别计算比较了链路的效率和同步性,以通过不同的中继协议来仿真中断概率与频谱效率的理论性能.仿真分析表明,完全功率分配比平均功率分配方法提高约3dB的信噪比.     

基于中继通信的电力隧道双向中继网络安全

为了加强电力隧道内的无线网络安全通信,文中提出了基于双向中继网络安全的通信传输方案。构造了由两个信源、多个协作中继和一个干扰器组成的双向中继网络模型,利用放大转发协议来最大化信源之间的转发信号,并且剩余的中继节点通过分布式波束形成传输干扰信号,以此混淆干扰器信号源。实验结果表明:随着发射功率的增加,所提方案的保密中断概率收敛到零。     

固定增益的两跳OSTBC中断概率分析

研究信源和终端需要配置多根天线,而中继只有单根天线的两跳中继转发系统。为了获得空间分集,信源利用了正交空时分组编码（OSTBC）的发射策略,终端利用了选择合并方式。为了尽可能简化中继配置的复杂度,中继采用固定增益放大转发的协议。在信源和终端直接通信链路存在的情形下,首先导出总的接收信噪比的表达式,接着导出瑞利衰落条件下系统中断概率的封闭表达式,最后通过蒙特卡洛仿真和数值结果的比较,验证了理论导出表达式的精确性。     

天线选择策略在MIMO中继系统中的应用及改进

为了降低MIMO系统的射频链路成本同时保证其性能增益,该文在两跳MIMO中继系统中分析了理想和几种优化的天线选择策略,并分别在放大转发和译码转发两种中继方式下得出了系统中断概率表达式。最后,通过对不同天线选择策略下系统中断概率的数值仿真对比其系统性能,得出了适用于实际通信系统的低复杂度的最佳策略。     

Nakagami-m信道下全双工解码转发中继中断概率分析

研究存在残余自干扰（residual self-interference, RSI）条件下全双工解码转发中继的中断概率性能。在Nakagami-m信道下,推导了多跳解码转发（multi-hop decode-and-forward,MH-DF）策略和选择解码转发（selected decode-and-forward,SDF）策略的端到端中断概率闭合表达式和渐近表达式,分析了两种策略的可达分集度。结果显示,MH-DF策略的可达分集度为0,SDF策略的可达分集度由信道成型因子和中继功率伸缩方案决定。相比于MH-DF策略,SDF策略具有更优的中断概率性能和抗自干扰能力。      

基于有限反馈的非可信中继系统的物理层安全性能分析

在基于有限反馈获得部分信道状态信息的条件下,研究了放大转发非可信中继系统的物理层安全传输技术.通过目的节点发送人工噪声干扰信息,使系统获得了正安全容量.推导了安全中断概率和传输中断概率的闭合表达式,分析了反馈比特数对系统安全性和可靠性的影响,进而提出了能同时兼顾系统安全性和可靠性的最优反馈比特数的自适应选择方案.     

具有功率分配因子的不可信中继系统的中断性能和遍历保密容量

基于不存在直接链路的具有不可信中继的三节点系统,本文在协作干扰模型中引入功率分配因子,对两种放大转发因子下系统的中断概率和遍历保密容量进行了计算及对比分析。首先,系统采用平均放大因子,推导出其保密中断概率;然后,在引入同样功率分配因子的基础上,系统改用自适应瞬时放大因子,得出保密中断概率的下界;为了对比,本文接着给出了系统两种情况下的遍历保密容量;最后,仿真验证了中断概率和遍历保密容量计算的准确性,数值仿真表明引入功率分配因子可减小系统的中断概率和提高系统的遍历保密容量,瞬时放大因子下系统性能较平均放大因子下更好。      

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。     

全双工中继网络的功率分配优化

针对全双工(FD)放大转发中继系统中自干扰造成的符号错误率(SER)性能门限问题,提出了FD放大转发中继系统功率分配优化方案。在考虑自干扰存在的环境下,对系统模型进行了数学分析,推导了中断概率和SER的表达式,制定了基于最小SER准则的优化问题,求出了次优的功率分配比。利用Matlab工具对FD放大转发中继系统SER进行了仿真,证明了该功率分配优化方案的有效性。     

多中继AF协作系统功率分配研究

功率分配是协作通信中一个重要的研究方向,文章分析了放大转发（AF）协作方式下,基于正交信道的多协作中继系统模型,在此基础上推导了系统中断概率。并以最小化系统中断概率为目标,给出系统功率分配约束表达式,进一步分析了功率分配与中继节点位置的关系,计算求得单中继和两中继情况系统最优功率分配系数。系统仿真表明最优功率分配相对常规的等功率分配,系统性能明显提升。     

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。     

一种新的VMIMO协作中继选择方案

提出了一种无需信道估计的中继选择方案来实现虚拟多路输入输出（VMIMO）小区间的协作复用通信。在该方案中,VMIMO协作复用采用放大转发（AF）方式,中继VMIMO小区首先把接收到的从源VMIMO小区发射的信号和噪声同时进行线性放大,再向目的小区转发。仿真结果表明,与需要进行信道估计的基于瞬时信噪比的中继选择方案相比,所提出的方案其系统遍历容量和中断容量与前者几乎相同,但是后者却可以减小中继小区的运算复杂度。     

功率约束下的星地协作网络中断概率分析

针对星地协作网络,考虑中继节点转发卫星节点信号时会受发射功率和干扰功率约束,提出了一种基于中继节点与目的节点间链路最大信噪比准则来选择中继节点的放大转发部分中继选择策略。在卫星链路遭受阴影莱斯衰落和地面链路遭受瑞利衰落情况下,推导出系统中断概率下界的闭合表达式。仿真结果表明了理论分析的正确性,并展示了不同阴影莱斯信道参数、不同中继数目、不同功率约束对中断概率的影响。     

有限反馈机会中继通信系统的中断概率性能

该文针对放大转发机会中继通信系统,研究了有限反馈条件下系统的中断概率及分集性能。在有限反馈条件下,量化误差将影响最优中继的选择进而恶化机会中继通信系统的性能。该文首先推导了有限反馈条件下机会中继系统的中断概率近似表达式,并在此基础上分析获得两个结论:在有限反馈条件下,无论备选中继数目为何,系统的分集阶数可达且只可达到2;当备选中继个数一定时,随着反馈比特数的增加,系统中断概率将趋近于选择最佳中继节点所能获得的性能。仿真结果验证了中断概率的理论表达式及其分析结论,可为有限反馈条件下的中继传输协议设计提供理论支持。     

物理层网络编码机会中继及中断性能分析

该文研究了频率非选择性瑞利衰落信道中的物理层网络编码系统容量问题。基于放大转发机制提出了一种基于最大最小互信息准则的机会中继策略。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解析式,同时推导了理想物理层网络编码和传统直接传输系统的中断概率解析式。通过理论分析,发现在某些节点发射功率条件下,系统中断概率将完全取决于单向链路。在此基础上完成了数值仿真实验,结果表明所提策略的中断性能与理想物理层网络编码和传统直接传输相比有了显著的提高。     

Nakagami-m信道下放大转发增量中继性能分析

针对放大转发(AF)协同分集网络在独立同分布(i.i.d.)平坦Nakagami-m衰落信道上的增量中继进行了端到端性能分析,给出了误码率(BER)的最小下界解析解以及信噪比(SNR)的中断概率。数值模拟显示分析结果与仿真结果完全匹配,同时,还针对不同信噪比检测门限条件下的系统误码率和中断概率的性能进行了评估和比较。