能量采集衬底式认知协作中继网络安全中断概率分析

能量受限协作中继网络频谱利用率低,生存周期短,无线信道开放性所带来的物理层安全受到威胁,对此,将功率信标辅助射频能量采集技术、认知无线电技术和协作中继网络相结合,构建了一种新的中继节点分散布置的能量收集2跳认知协作中继网络;引入单窃听节点对第2跳传输进行窃听,并结合主动和被动窃听方式提出了最优中继选择和次优中继选择方式,推导了2种中继选择方式下次网络安全中断概率闭合式.数值计算和仿真结果表明,主接收节点和中继数目、中继和窃听节点位置设置、能量采集比例、能量转换效率以及信道容量和安全容量阈值都会对次网络安全中断性能产生显著影响.最优中继选择方式下的次网络安全中断性能明显优于次优中继选择方式.功率信标信号功率或干扰约束的增大使得次网络安全中断概率降低,并趋于饱和.     

基于中继选择的认知系统中断性能研究

在保证授权用户服务质量(QoS)和认知用户最大功率受限前提下,推导出解码转发(DF)模式下认知中继系统中断概率的表达式及其上下界.考虑到不管直传链路性能如何,始终采用DF模式,在一定程度上将会降低系统性能,利用增强性DF(ADF)算法,推导出了此算法下的认知中继系统中断概率表达式.理论和仿真结果表明,当中继较少时,ADF模式下的中断概率要优于DF模式和直接发送模式的,随着中继数的增加,ADF模式与DF模式的中断性能越来越接近.     

基于SLIPT的混合可见光/射频协作通信系统性能分析

传统无线通信传输和网络接入依赖射频通信技术.随着海量移动设备涌入,频谱资源匮乏、移动设备电能受限等问题对新一代物联网的可持续发展提出了严峻挑战.本文通过融合传统无线射频通信技术与新型可见光通信技术,构建一种基于可见光信息能量同传(simultaneous lightwave information and power ...     

综合上下行链路的无线能量收集协作网络资源分配

为了提高和平衡时分双工系统上下行链路之间的能效,在无线能量收集(EH)协作网络中开展节能资源分配算法研究.建立考虑无线能量收集、频谱共享、系统功率受限的协作网络模型;基于所建模型,形成综合上下行链路、功率约束、带宽约束和上下行速率匹配的优化问题,分别优化系统的绿色能效和传统能效.对优化问题进行数学分析,得到资源分配的最优解,即源节点、中继节点和目的节点的最优发射功率,上下行链路最优的带宽分配,能量收集节点最优的功率分割以及最优的系统能效;归纳得到分别基于系统绿色能效最大化和基于系统能效最大化的资源分配算法.对所建模型与所得资源分配算法开展蒙特卡洛仿真分析,将所得算法与文献算法进行对比.仿真结果表明,通过综合优化系统上下行链路的资源分配,所得算法有效提升了绿色能效和传统能效.     

基于GSM-MBM的无线携能协作系统性能分析

为了提高无线携能（SWIPT）空间调制协作系统的信息传输效率,对系统中继端信号处理方式进行了改进,提出了基于广义空间媒介调制（GSM-MBM）的无线携能协作系统.在中继处激活多根天线,并在天线附近安装射频镜,通过激活不同射频镜的方式构建不同信道路径,以此来携带额外的信息比特.通过理论推导出系统传输效率、平均成对错误概率和能耗增益,并进行了蒙特卡罗仿真.仿真结果显示,与单输入多输出媒介索引调制-SWIPT、基于媒介空间调制-SWIPT系统相比,新方案不仅提高了传输效率,而且还降低了误码率和能耗;与空间调制-SWIPT系统相比,在相同传输效率下误码率略高,但所需的发射天线数大幅度降低,从而降低了系统实现的复杂性和成本.     

DF协作系统中基于中断概率的功率分配算法

针对译码转发(DF)协作通信系统中源和中继采用平均功率分配,导致系统资源利用率较低的问题,提出了一种基于中断概率分析的功率分配算法.该算法以降低系统的中断概率为目标,根据用户上行信道和用户间信道的平均信噪比,推导出该模型的系统平均中断概率上下限表达式,并通过黄金分割法迭代出使系统平均中断概率降低的功率分配因子.仿真结果...     

能量协作下中继系统性能推导及仿真分析

由于无线传感器网络频繁使用中继节点带来了能量空洞问题,所以提出了一种单中继通信下基于能量协作的降低中断概率和减少能量消耗的方案。该方案假设中继节点分布为泊松点过程,并且源节点和中继节点能够从环境中收集能量。首先,在发送数据的初始阶段,源节点依据自身电池储能状态有概率地选择直通链路或者中继链路,再结合中继节点位置与电池稳态分布,利用信噪比推导出系统的中断概率表达式;而后,建立以消耗能量值最小化为目标函数的最优化模型,通过粒子群算法求出使系统消耗能量最少时的参数分配。由仿真结果可知,与原有方案相比,所提出的模型能获得更低的中断概率,且证明了能量协作可明显地减少通信过程中的能量消耗。     

Nakagami-m信道下DAF选择中继的中断性能分析

为了解决协作通信系统中选择中继算法中断性能分析复杂的问题,提出了一种新的中断分析方法.基于功率受限协作通信系统,考虑Nakagami-m独立同分布信道下一种带有直通链路的选择中继模型,在该模型下推导了中断概率表达式,分析了系统的中断性能,经仿真验证了理论分析的准确性.探讨了优化功率分配,给出特定中继数情况下的功率分配系数.分析结果表明,在该模型下的中断性能与已有模型相比均有所提高.     

对称信道条件下协作通信系统的中断概率

基于对称信道给出了解码中继方式下等功率分配协作通信系统的系统平均中断概率的精确表达式. 在衡量系统中断概率时,考虑了源到目的节点链路,指出考虑这一链路增益所获得的性能增益. 分析结果表明,最优功率分配系数受系统总可用功率和网络结构大小的影响.     

考虑多个干扰节点的机会中继的性能分析

提出了考虑多个干扰的解码转发主动机会中继选择协议. 针对存在直通链路的中继模型,在多个干扰对中继节点和目的节点同时产生影响的情况及独立不同分布的瑞利信道环境下,推导出了目的节点采用最大比合并时的中断概率,并对结果进行了仿真验证. 在存在多个干扰的情形下,考虑干扰的中继选择方案优于经典的中继选择方案,中继选择协议可以减少干扰对系统的影响.     

反馈判断的自适应机会转发策略

为了提高多中继系统下俩源节点进行数据交换时的性能,提出了自适应机会转发策略. 在该策略中,根据2个源节点反馈控制帧的情况,从直接传输、直接重传、单向机会中继传输和双向机会中继传输4种传输模式中选择最优的传输模式. 在只有1个源节点能解码时,采用源节点重传和单向机会中继竞争的方式. 由于该策略能自适应地选择最优的传输模式,因此相比较其他转发策略,可以较大地降低系统数据交换的复杂度,提高系统的中断性能和频谱效率. 最后,通过理论分析和数值仿真验证了该策略的优越性.     

多源-多中继协作通信的中继选择与功率分配

针对多中继协作通信带来的中断性能差与高能耗问题,在N个源节点的混合译码放大转发网络中,提出了一种基于多源-多中继协作通信的中继选择与功率分配方案.该方案将空闲时的N-1个源节点当作"中继节点","中继节点"根据信道统计特性值自适应地降序排列,选取M个"中继节点"组成最优中继集合.当中断概率一定时,根据信噪比门限判断被选择M个"中继节点"的协作方式,构造系统总功率Lagrange函数,通过 Karush-Kuhn-Tucker极值条件求得系统各节点的最小功率.数值分析结果表明,在传输速率为0.5~0.8 bit·s-1·Hz-1范围内,相比于放大转发方式下的多源-多中继协作通信的功率分配方案,该功率分配方案的总功率节省了9~22 dBm,极大地减小了系统资源的消耗.     

优化传输性能的机会协作中继系统动态时间分配策略

为了优化能量收集无线网络传输性能,延长网络中能量受限型节点的生命周期,提出了一种基于解码转发策略的机会协作中继系统动态时间分配策略.在满足系统最低传输速率的约束下,推导出中断概率与时间分配系数之间的关系表达式;通过减小系统中断概率来优化时间分配系数,得出系统吞吐量和能量效率的表达式;设计了一种基于次优迭代的时间分配算法,实现问题的求解.仿真实验结果表明,在非理想信道状况下,所提出的策略有较高的系统吞吐量和能量效率,可优化无线网络的传输性能,提高可靠运行度.     

基于中继选择的认知系统性能

为了提高认知系统的性能,提出一种混合中继选择协议(HPRS). 通过判断中继是否能正确解码源信号来决定中继采用何种协议转发数据,最终选取其中信噪比最大的中继作为最优中继,并推导了HPRS在高信噪比下中断概率的近似表达式及分集度. 理论和仿真结果表明,放大转发中继选择(SAF)、解码转发中继选择(SDF)协议和HPRS均可获得空间满分集度,而HPRS的中断性能要优于SAF和SDF协议.     

基于译码前传的跨层中继选择策略研究

协作中继提高了无线网络系统的可靠性。基于译码前传模式,结合跨层协作思想,提出了一种基于MAC层和物理层的跨层中继选择实现方案。方案首先解决了中继协作时机问题;以最小中断概率为目标,给出了如何选择中继节点以及分配发射功率的方法;最后给出了跨层协作中继选择实现框图及具体步骤。以跨层设计为基础,中继进行选择时可以依据最新的信道状态信息,使选择更加有效;拥有具体的发射功率分配方案,能够更有效地利用发射功率。仿真结果表明,所提方案能够获得更好的中断概率性能。     

NOMA系统的被动中继选择策略

非正交多址接入技术能够实现更高的频谱利用率、更大的吞吐量和更低的传输延迟,因此被认为是5G网络中多址接入的重要技术之一。为提高非正交协作系统的中断性能,针对非正交多址接入系统的下行链路场景,设计了基于解码转发协议的分布式被动中继选择方案,推导了系统中两用户各自中断概率的闭式结果和高信噪比下的近似结果,最后通过仿真分析得出了中继位置、信道质量和中继个数对系统中断概率的影响规律,并与部分中继选择策略作对比,验证了所提被动中继选择策略的性能优势。     

解码转发协同中继网络多用户分集

理论分析了协同中继网络中多用户分集的性能,推导得出了在解码转发方式下,基于多用户分集增益的系统中断概率和符号错误概率的闭式表达式。理论和仿真研究表明,在多用户协作中继网络中,运用多用户调度策略可获得较高的分集度增益. 多用户协作中继网络中的中继和接入用户均是有效的多用户分集增益源.     

Energy efficiency enhancement of two-way amplifier forward relaying with channel estimation error简

In order to save energy consumption of two-way amplifier forward （AF） relaying with channel estimation error, an energy efficiency enhancement scheme is proposed in this work. Firstly, through the analysis of two-way AF relaying mode with channel estimation error, the resultant instantaneous SNRs at end nodes is obtained. Then, by using a high SNR approximation, outage possibility is acquired and its simple closed-form expression is represented. Specially, for using the energy resource more efficiently, a low-complexity power allocation and transmission mode selection policy is proposed to enhance the energy efficiency of two-way AF relay system. Finally, relay priority region is identified in which cooperative diversity energy gain can be achieved. The computer simulations are presented to verify our analytical results, indicating that the proposed policy outperforms direct transmission by an energy gain of 3 dB at the relative channel estimation error less than 0.001. The results also show that the two-way AF relaying transmission loses the two-way AF relaying transmission loses its superiority to direct transmission in terms of energy efficiency when channel estimation error reaches 0.03.