Two-way中继系统协作节点选择及功率分配策略

为了提高Two-way中继系统总速率,该文提出了一种Two-way AF中继系统的双向中继选择(BRS)策略,该策略通过联合考虑中继节点处的接收信噪比和中继节点到目的节点间的信道增益,实现了最优中继选择。进一步,在最优中继基础上提出了Two-way中继系统两种优化功率分配策略:(1)基于凸优化的功率分配策略(OPA-CO);(2)基于信道增益差异的优化功率分配策略(OPA-DCG)。方案(1)提出了总功率受限的条件下最大化Two-way中继系统总速率的优化模型;方案(2)通过考虑链路之间信道增益的不同,提出了一种速率增量最大化的数学优化模型,为降低求解凸优化模型的复杂度,采用一种迭代功率分配算法求解上述优化模型。仿真结果证明两种策略均能提高系统总速率。     

同信道干扰下的中继网络性能分析

分析了两跳中继网络在同信道干扰下的中断概率。在中继网络中,源节点广播信号至所有的中继节点,此时同信道干扰在中继节点或者目的节点处被引入。中继节点采用解码转发策略转发源节点的信号,而目的节点采用最大比合并技术接收来自中继节点的信号。最终推导了各种干扰情形下系统中断概率的闭合表达式。仿真结果表明,解析曲线和蒙特卡洛仿真曲线非常吻合,而同信道干扰在某些场合会对系统性能造成较大影响。分析结果对中继网络的系统设计和参数设置都有一定的参考意义。     

正交中继信道的信道容量及资源分配

 本文研究了一种正交中继信道的信道容量及资源分配问题。其中,源节点到中继节点之间的信道与源节点和中继节点到目的节点之间的信道在时间上相互正交。论文首先求出了系统的信道容量上界及下界,且中继策略为部分译码-转发时,上界和下界相等,从而给出了信道容量。对于高斯正交中继信道,为了最大化信道容量,论文还研究了各种系统资源的优化问题,包括时间、功率等。仿真结果表明,仅对信道的时间分配参数进行优化与优化所有的参数相比,信道容量损失很小,且给出了此时最优时间分配的解析解。     

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。     

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。     

协同安全传输系统中最佳中继选择技术研究

对于中继不可信的多中继协同传输模型,主要针对如何构建协同安全系统,即利用人工干扰实现系统安全时的协同策略问题.协同系统构建完成后,又考虑了各中继节点间如何进行功率分配来提高系统安全性问题.分别采用等功率分配与最佳功率分配的方式,分析了不同中继节点分布场景下,最佳中继节点选择.结果表明,采用人工干扰的方式能够保证系统的安全传输,最佳中继的选择能够提高系统的安全性能.     

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。     

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。      

基于网络编码的双向多中继系统中断概率分析

网络编码在双向多中继系统中已经得到了广泛地研究,并有效地提高了双向多中继系统的吞吐量。首先本文导出了在译码转发方式时,独立正交信道和多接入信道下基于网络编码的双向多中继系统平均中断概率表达式。Monte Carlo仿真和理论分析非常吻合,验证了理论分析的正确性。之后分析了系统平均中断性能在不同信噪比和不同中继节点个数等多种情形下与功率分配因子的关系,揭示了功率分配因子与系统总功率和中继节点数量之间的内在关系。仿真结果表明,双向多中继系统采用网络编码进行传输时,在独立正交信道下和多接入信道下的功率分配因子取值在区间 内能够获得最优的系统中断概率性能,并且多接入信道下的系统中断性能要好于独立正交信道。      

基于负载均衡的中继选择和频谱转移联合优化策略

针对负载失衡或热点覆盖无线中继网络,提出一种基于负载均衡的自适应中继选择和频谱转移联合优化策略。定义了一种衡量一个站点对周围同频站点干扰程度的干扰容量,为某站点对其他站点的干扰提供了量化分析指标。当用户申请接入时,首先根据各条链路的信道状况选择首选接入站点和备选接入站点,当首选接入站点负载过重而无足够资源使其接入时,对接入备选站点和从与首选站点同扇区的其他站点向首选站点进行频谱转移的性能进行比较,选择一种维持系统性能较好的方式接入。仿真结果表明,所提算法在中心小区的频谱效率和阻塞率都优于单一的基于负载均衡的中继选择策略和单一的基于负载均衡的频谱转移策略,并且平均干扰容量也最低,对周围小区的系统性能影响较小。     

Power-Efficient Spatial Reusable Channel Assignment Scheme in WLAN Mesh Networks

Interference has strong effect on the available bandwidth of wireless local area network (WLAN) based mesh networks. The channel assignment problem for multi-radio multi-channel multihop WLAN mesh networks is complex NP-hard, and channel assignment, routing and power control are tightly coupled. To mitigate the co-channel interference and improve capacity in multi-channel and multi-interface WLAN mesh networks, a power-efficient spatial reusable channel assignment scheme is proposed, which considers both channel diversity and spatial reusability to reduce co-channel interference by joint adjusting channel, transmission power and routing. In order to assign channel appropriately, an efficient power control scheme and a simple heuristic algorithm is introduced to achieve this objective, which adjust the channel and power level of each radio according to the current channel conditions so as to increase the opportunity of channel spatial reusability. The proposed channel assignment scheme also takes load, capacity and interference of links into consideration. Simulation results show the effectiveness of our approach and demonstrate that the proposed scheme can get better performance than other approaches in terms of throughput, blocking ratio, energy consumption and end-to-end delay.     

基于信号空间对齐的网络编码方案

在多用户协同中继系统中,受共信道干扰的影响,系统性能下降严重。提出了一种融合多源信号空间对齐和网络编码的方案,每个用户通过中继向其他的用户发送不同的信息,同时也通过中继接收其他用户的不同信息。整个过程可分为多址接入信道(MAC)和广播信道(BC)两个阶段。在MAC阶段,利用信号空间对齐技术在中继形成较少的信息量、抑制多用户干扰。在BC阶段,通过中继的网络编码,设计简单的预编码算法,有效降低了用户译码的复杂度。整个系统的完成只需要两个时隙,能有效地抑制干扰和提高系统自由度。     

基于资源分配和功率控制的D2D中继选择

为优化蜂窝用户通信与设备直传(D2D)中继通信共存下的同频干扰问题,满足蜂窝用户容量要求,提出了一种基于能效的联合资源分配和功率控制的D2 D中继选择算法.该算法首先对等效D2 D中继链路进行资源分配,减小算法复杂度的同时使得D2 D链路对蜂窝链路产生的干扰最小;然后以资源分配结果和功率控制算法为依据进行中继选择.该方案不仅考虑了D2 D中继链路的能效问题,而且还同时考虑到了对蜂窝链路的干扰问题.通过仿真验证,所提算法不仅能有效提升D2 D中继链路的能效值,同时降低了对蜂窝用户的干扰.     

AF双向中继网络中一种新的中继选择算法

通过高信噪比条件下AF双向中继网络总速率的近似表达,给出了链路增益乘积和系统总速率之间的关系式。基于此关系式提出一种最大化链路增益乘积中继选择算法(Maximum Relay Selection,MRS),在中继处引入门限,将链路质量超过门限的中继选出建立可靠候选集。在建立的可靠候选集中以两跳链路增益乘积最大化为标准,实现最佳中继选择。通过仿真将该中继选择算法与现有AF双向中继网络3种不同中继选择算法进行性能比较。仿真结果表明,该中继选择算法能在同时保证AF双向中继网络两跳链路质量的前提下,提高系统的总速率。     

信道反馈延迟时MIMO中继系统的线性预编码算法

针对采用放大转发(Amplify and Forward, AF)中继技术的多入多出(Multiple Input Multiple Output, MIMO)系统, 考虑信道估计误差及反馈存在延迟的情况, 提出一种基于最小均方误差(Minimum Mean Squared Error, MMSE)准则的预编码设计方案.假设基站-中继端及中继端-终端的信道均存在估计误差与反馈延迟, 在基站和中继端功率都受限条件下, 以MMSE为准则, 推导得到了基站预编码矩阵、中继转发矩阵和终端解码矩阵的闭式解.数值仿真结果表明, 该方案所提出的预编码算法能有效地改善系统的误比特率与均方误差.     

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。     

Equation Chapter 1 Section 1基于中继的协作频谱感知性能分析及优化

提出了一种基于目标的中继协作频谱感知方案,证明了SU到SR链路上的信道条件对系统性能有较大的影响;鉴于此,提出了一种优化的最佳中继协作频谱感知(optimized BRCSS)方案,通过联合考虑目标SU到SR链路上的信道条件和 SR 到 FC 链路上的信道条件选择最佳认知中继;最后,从更实际的应用场景考虑,为了节约系统开销,进一步提出了一种自适应的最佳中继协作频谱感知方案（A-BRCSS）,即 SU 根据其信道条件,自适应地选择是否需要认知中继的协作传输。分析和仿真结果均表明,相比传统最佳中继协作频谱感知方案, Optimized BRCSS方案可以实现更高的感知性能;所提A-BRCSS方案可以实现几乎最佳的感知性能。     

TD LTE-A系统下的中继规划技术

LTE-A通过使用中继技术达到提升小区边缘用户吞吐量、拓展小区覆盖和提升小区频谱效率等效果。文中针对中继在小区中配置和使用的问题,在TD LTE-A系统下提出了一种中继规划方案。结合中继位置选择和中继服务基站选择两种方法得到中继规划方法;考虑两跳中继场景下的链路信干燥比,并得到最优频率效率的中继选择算法;结合两者得到中继规划方案并进行仿真。仿真结果显示,采用了中继规划方案的回溯链路的信干燥比得到平均约2 dB的提升,且使小区吞吐量提升了约13%。     

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。