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。     

基于双向MIMO中继系统的一种预编码策略

为了克服已有的双向MIMO中继系统模型中预编码技术计算量大的缺点,提出了一种基于双向MIMO系统的三时段预编码策略,给出了该策略的模型和算法。该模型的中继节点预均衡各信道状态信息影响(CSI)后将合并信号分时段发送给不同通信节点,简化了传统中继转发矩阵对多信道信息的联合设计。理论计算和仿真结果表明,该策略在性能和复杂度之间得到了良好的折衷     

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。      

概率译码转发中继系统中的安全极化编码方法

该文针对中继节点依概率辅助译码转发的通信场景,提出一种中继辅助的安全极化编码方法,保证私密信息可靠传输的同时,达到提高安全传输速率的目的。首先,发送端分别进行两层极化编码——中继概率转发行为构成的虚拟二进制删除信道下的极化编码和实际传输信道下的极化编码,并将私密信息分别隐藏在两层码字中,分时隙广播出去。然后,中继依概率译码后提取出合法用户无法直接接收的固定信息再次进行安全极化编码并转发。最后,接收端利用收到的中继转发码字和发端码字依次分层进行译码。理论和仿真分析证明,所提方法下合法用户能够可靠接收私密信息,而窃听者无法获取任何私密信息信息量;安全传输速率随着码长和中继转发概率的增加而增大,且高于一般的安全极化编码方法。     

一种基于自适应网络卷积编码的协作中继方法

在无线衰落信道环境中,协作中继是一种增加额外分集增益的有效方法,而网络编码可以用来提高网络吞吐量。网络编码采用XOR(异或)来混合两个源端的信息包,其稳健性差并且每个中继只能服务两个源端。该文提出一种自适应网络卷积编码协作中继方法,在中继端采用卷积编码方法代替XOR来混合两个或多个源端的信息包,混合后的信息可以看作是卷积编码器的一路输出,然后将其转发给目的端。当信道处于深度衰落时,该文提出了一种宽松自适应网络卷积编码协作中继方法,放松了中继参与转发的条件。该文提出的中继方法稳健性好,可以自适应匹配变化的无线网络拓扑结构,并且减少了网络编码协作中继方法所需要的中继个数。理论分析和仿真结果表明所提出的中继方法相比网络编码协作中继方法在性能上有大幅提高,尤其是随着协作节点数目增加,可保证系统获得稳定的额外满分集增益。     

物理层网络编码系统中不同转发模式的性能研究

在物理层网络编码系统中,中继节点的转发模式对系统性能有很大的影响,论文研究了放大转发、去噪转发和去噪再编码转发三种转发模式在物理层网络编码系统中的应用。首先给出了正交相移键控(QPSK)时三种转发模式的信号星座图,分析了编码方法的星座图对应关系。其次根据QPSK和正交振幅调制(QAM)的误码率公式,结合联合概率计算推导出了加性高斯白噪声信道环境下系统的误码率公式。最后进行了仿真验证,证明了误码率公式推导的正确性,对三种转发模式的抗噪声性能进行了分析和比较。      

有限反馈分布式预编码协作通信系统及性能分析

该文提出了一种有限反馈条件下的分布式预编码非正交协作分集系统(DP-NOCD)。该系统利用目的端的多天线特性,将中继信号进行预处理后在共享的信道资源上发送,从而同时提高了传统正交协作分集(OCD)系统的频谱效率和可靠性。利用译码转发(DF)中继信道模型,并将虚拟的两输入多输出信道在矢量空间分解为两个正交子信道,提出了一种系统误码率最小准则下的预编码方法。该方法能改善系统误码性能,且反馈量低。仿真结果表明,在理想协作场景下,与非协作系统和无干扰的OCD系统相比,DP-NOCD系统在误码率为10-3时分别可获得5～6.2 dB和1～1.2 dB的增益。     

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.     

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。     

一种利用软信息网络编码在双向中继网络进行估计转发的方法

 在本文中,我们为双向中继网络(Two-way Relay Networks)设计了一种崭新的估计-转发(EF:Estimate-and-Forward)方法.在中继端信道解码后首先得到每一比特的对数似然比(LLR:Log-Likelihood Ratio),然后利用两个方向的比特LLR进行软信息网络编码,并借此构造出中继端的发送信号.因为此方法保留了两端比特信息的软信息并抑制了噪声,所以在任何条件下它的性能都要优于传统的放大-转发(AF:Amplify-and-Forward)方式和解码-转发(DF:Decode-and-Forward)方式,文中详细推导了三种转发方式的最大可达速率,得到EF方式下最大可达速率的上界和下界,还证明了EF方式较其它两种方式节省功率消耗,并通过仿真得到了速率曲线与误码率曲线,明确的验证了EF的优势.