一种双信道协作中继的认知网络功率分配算法

针对认知无线网络主、次用户的互相干扰对网络中断性能以及系统传输效率的影响进行了研究,采用一种双信道协作中继的传输方案来减少干扰,并提出一种基于中断概率的最优功率分配方案来改善中断性能和传输效率。在该传输方案中,主、次系统通过对接收的主信号和复合信号进行处理,采用连续的干扰解码和消除得到去干扰信号。该功率分配方案在保障主系统中断性能的前提下,提出次系统中断概率的优化方程,通过关联功率分配因子来实现最大化次系统吞吐量。实验结果表明,该算法在改善中断性能和系统吞吐量方面具有较好的效果。     

改进的解码转发多跳中继系统及最优功率分配

多跳信道的中断性能较差,且节点接收设备上的多跳分集信道较为复杂。为此,基于解码转发多跳信道和多跳分集信道,提出一种改进的解码转发多跳中继系统,解决上述2种信道性能和复杂度的矛盾。推导中断概率的计算公式,以最小化系统中断概率为目标,利用拉格朗日乘子优化各节点的功率分配。仿真结果表明,改进系统能获得比传统多跳中继系统更低的中断概率,最优功率分配方案下系统的中断性能优于均匀功率分配方案,并且性能优势随跳数增加更为明显。     

在认知中继网络中基于放大转发与最佳中继的最优功率分配算法

由于受认知无线电与中继通信技术的启发,提出了一种认知中继网络模型.该模型由源节点、目的节点、认知中继节点及主用户(primary user,PU)构成.认知中继节点以与PU共存的方式为源节点辅助传输信息到目的节点,只要保证其对PU通信造成的干扰在PU干扰门限值以下.假设源节点、目的节点和认知中继节点之间的瞬时信道边信息(channel side information,CSI)和认知中继节点到主用户之间的均值信道增益已知的前提下,研究该模型中的认知中继节点分别采用放大转发(amplify-and-forward,AF)和基于AF的中继选择(selection AF,S-AF)下的功率分配策略,该策略以最小化系统中断概率为目标,同时也满足认知中继节点的发射功率约束(包括总发射功率和个体发射功率约束)和对主用户的干扰功率约束.最后,通过数值仿真来验证推导出的功率分配策略.仿真结果表明:本文提出的最优功率分配策略,无论在AF,还是S-AF下,均能明显的改善系统的中断性能和平均吞吐量;同时在S-AF下最优分配策略可以得到更高的平均吞吐量,因此中断概率更小.     

中继通信系统中的功率分配研究

对中继协作通信系统中的功率分配问题进行了研究。给出了多中继协作通信网络模型,针对该模型,分析了等功率分配、中断概率最小的功率分配、传输速率最大的功率分配和节点选择功率分配等四种功率分配方案,从数学上对各种方案的实现进行了描述,并对各种方案能否实现功率的优化配置及实现难易程度进行了讨论。     

隧道多中继协作通信系统功率分配与容量优化

基于多波模信道模型建立了矩形隧道多中继协作通信系统模型,给出了放大转发和译码转发协作模式下多中继协作通信系统的信道容量计算公式。在系统总功率受限的情况下,提出了基于遗传算法的隧道多中继放大转发协作通信系统优化功率分配方法和隧道多中继译码转发协作通信系统多重KKT优化功率分配方法,以优化系统的信道容量。仿真结果表明,隧道多中继协作通信系统优化功率分配方法可提升系统的信道容量。     

协作通信系统的有限反馈功率分配性能研究

在无线通信中,协作分集通过共享资源达到改善通信质量、提高通信性能的目的。对协作通信系统中的功率进行分配可以利用有限的资源获得更高的系统性能。协作通信系统的功率分配需要接收端向发送端反馈信息。由于全反馈在实际场景中很难实现,研究有限反馈功率分配策略。通过仿真,对比分析理想功率分配算法和一比特、二比特、三比特反馈功率分配算法的中断概率。结果表明反馈的比特数越大中断概率越小,系统性能越接近理想功率分配方案。当反馈的比特数越大时,再增加反馈比特数系统的特性改善较少。     

Two-way中继系统中基于最小化中断概率的功率分配策略*

为了降低Two-Way中继系统中断概率,本文提出了一种Two-Way 中继系统中基于最小化中断概率的功率分配策略。首先推导了Two-way中继系统中断概率的闭合表达式,然后在总功率受限的条件下,提出了一种最小化中断概率的最优功率分配策略（OPA）。通过拉格朗日乘数法对该优化模型进行了求解。仿真结果证明了该策略能够有效的降低系统的中断概率,提高系统性能。     

应急通信系统中协作中继选择与功率分配优化

为提高应急通信系统的信道容量和能量效率,提出一种协作中继选择与功率分配的联合优化算法。在动态的通信环境中,通过最佳期望选取参与数据传输的协作中继集,提高通信系统的信道容量。为使每个用户及整个网络的能量消耗降到最低,采用凸优化方法,合理分配源节点和多个中继节点之间合理的发射功率。理论分析与仿真实验证明,该算法能以较低的复杂度明显提高系统的信道容量和能量 效率。     

基于部分信道信息的中继选择与功率分配算法

针对传统中继选择算法反馈开销大、信道条件利用不充分以及等功率分配算法资源利用率低等问题,在放大转发协作通信网络中,以最小化系统中断概率为目标,提出基于部分信道状态信息的中继选择与功率分配算法。指出源-中继-目的节点传输链路所能获得的信噪比受制于源-中继及中继-目的链路中接收信噪比较小者,各中继依据自身到源及目的节点链路的统计信道状态信息,采用不同的反馈策略向源节点进行信息反馈,由源节点完成中继选择,通过凸优化方法对所选择的源和中继节点进行功率分配。仿真结果表明,与基于第一跳信道信息的算法相比,该算法在仅增加少量反馈的条件下可明显降低系统的中断概率,且与同等反馈负荷下的其他算法相比,仍能获得较好的中断性能。     

双向AF中继系统中继选择及功率分配策略

为了提高双向中继系统的系统可达总速率,提出一种Two-way AF中继系统的最大化瞬时信噪比乘积（MISP）的中继选择策略,该策略联合考虑了两条链路的链路质量,实现了最优中继选择。在此基础上,运用信噪比平衡技术进行瞬时功率分配（SNR-Balancing-IPA）,推导出了最优功率分配方案的表达式。理论分析和仿真结果都表明,建议的最大瞬时信噪比乘积中继选择及SNR-Balancing-IPA的策略有效提高了系统的可达总速率,降低了系统的中断概率,改善了系统的性能。     

基于网络编码的无线网络容量分析

无线网络容量一直是无线网络领域的研究热点,而网络编码通过赋予中间节点对接收数据包进行编码、组合的能力,可以有效提高网络容量,达到最大流—最小割定理确定的理论上限.本文在Gupta和Kumar提出的信号干扰噪声比模型基础上,首先分析网络节点均匀分布时发送节点与目的节点进行多跳传输的无线网络容量计算方法;接着推导出了基于网络编码的无线网络容量计算公式,并利用MATLAB中求解线性规划问题的函数linprog()求解网络最大流及各链路流量,以此求出无线网络容量上界.通过对无线网络容量上界进行MATLAB仿真,得到如下结论:无线网络容量上界随节点数量的增加呈现先增加后减少的趋势;且当节点数量趋于无穷大时,网络容量趋于零;与传统的存储转发模式相比,采用网络编码有利于提高网络容量.     

高斯信源下多中继网络的分布式压缩转发系统与优化设计

提出了一种模拟高斯信源通过多中继网络进行压缩转发的系统模型,该系统模型可以描述实际中传感器受限于环境或成本,只能进行简单的模拟信号发送,而中继器能够进行复杂的分布式信源编码和信道编码的传感中继网络。本文提出了该系统的理论分析框架,对传感器网络的分布式信源编码问题,采用CEO理论建立多中继网络的率失真函数,结合Shannon信道容量理论,将传感器网络与数字通信网络建立联系。本文提出了系统的优化设计理论方法,在总功率受限条件下,在传感器网络和通信网络之间进行功率分配,使信噪比性能达到最大。理论分析和仿真结果表明,本文提出的方法比模拟中继转发系统在低信噪比区域抗干扰性能更好。在高信噪比区域,随着总信噪比约束的增大,可提高至10 dB以上。     

基于协作通信技术的无线非再生中继组播网络中的功率最优分配

针对无线非再生中继网络中多播协作通信系统的节点功率最优分配问题,提出了一种新的基于多用户协作分集协议(multi-user diversity-cooperative protocol)的MDPTS(multi-user diversity-cooperative protocol transmission scheme)传输方案.在总功率一定时,利用分集复用增益的权衡对系统的性能进行了分析.在此基础上以系统误帧率最小为目标,提出了发射端和中继器间的功率优化分配方案,在信噪比足够大的条件下,以误帧率下界为目标函数,通过拉格朗日法求得系统的功率分配最优解.仿真结果表明,与采用传统传输方案的网络相比,采用MDPTS传输方案的网络具有更高的分集增益和复用增益上限,因此系统性能也更好.     

融合网络编码的无线协作中继网络资源分配

综述融合网络编码的无线协作中继网络资源分配的研究进展,总结了已有典型资源分配策略的特点、性能及系统设计要求,分析了网络编码技术(包括数字网络编码和物理层网络编码)的引入对无线协作中继网络资源分配策略设计的影响,给出了一种实用化的系统级跨层优化框架及设计基本原则,并探讨了无线协作中继网络资源分配研究的发展趋势及其走向实用化所亟待解决的关键问题.     

基于节点剩余功率的多中继选择算法

提出一种基于节点剩余功率的多中继放大转发协同节点选择算法,根据节点信道状态信息(CSI)和剩余能量信息对网络生存时间进行优化,使用加权函数和信道容量增益门限进行多协同节点选择。仿真结果表明,对于动态和固定功率分配,该算法选择三四个中继可使协同通信系统性能达到最优;相对基于CSI的单中继选择算法,当中继数为4时,其在动态功率分配时的网络生存时间最高可延长82%。     

移动无线传感器协作网络的中断概率性能研究

随着物联网技术的发展,移动无线传感器协作网络成为了研究热点。但是由于信道的开放性,移动无线传感器协作网络的性能研究较为复杂。在N-Nakagami信道下,建立了移动无线传感器协作网络模型,设计了两种发射天线选择(Transmit Antenna Selection,TAS)方案,研究了移动无线传感器协作网络的中断概率(Outage Probability,OP)性能。移动无线传感器协作网络采用放大转发策略,针对最佳TAS方案和次最佳TAS方案,分别推导了系统中断概率的闭合表达式。然后,通过不同条件的Monte-Carlo仿真,验证了系统的中断概率性能。仿真结果表明理论值很好的拟合了Monte-Carlo仿真值,其正确性得到了验证;增加发射天线数可以很好的改善系统的中断概率性能。     

一种基于LEACH的无线传感器网络路由改进算法

在低功耗自适应分层路由算法(LEACH)研究的基础上,针对它簇首负担过重的问题,提出了一种基于双簇首机制的改进算法。该改进算法通过在簇内选择次簇首传输数据,在一定程度上平衡了网络内能量损耗。在NS2上的仿真实验表明,与LEACH相比,它能延长网络生存周期。     

一种改进的无线传感器网络LEACH-ED算法

无线传感器网络(WSN)是一种资源严重受限的网络,特别是在供能方面。因此,如何有效地使用传感器节点的能量以延长无线传感器网络的生存时间,一直是WSN研究所关注的焦点。针对特殊环境限定区域的监测应用,联合剩余能量和簇首间距离的约束提出了一种新的分簇算法LEACH-ED,有效地延长了网络的生存时间。仿真实验结果表明,与传统的LEACH算法相比,LEACH-ED能量均衡性更好,能提供更长的网络生存时间。     

无线传感器网络中一种改进DV-Hop节点定位方法

基于无线传感器网络中的典型range-free定位算法DV-Hop的特点，提出了该算法的一种改进策略．主要原理是将共线度概念引入到导标节点选择阶段，并在此基础上提出了一种基于网络局部拓扑的自适应共线度阈值确定方法．改进算法的特点在于不仅考虑了导标节点之间的拓扑关系，而且考虑了未知节点与导标节点之间的关系．仿真结果表明，改进算法与原算法相比，对不规则网络拓扑表现出了较好的可靠性和鲁棒性，尤其是在导标节点比例较低及网络拓扑稀疏的情况下．     

无线Mesh网络的路径容量分析模型及算法

路径容量对于路由协议的设计、QoS保障以及拥塞控制等方面有重要指导意义.为充分发挥无线Mesh网络中多设备多信道的资源优势,以路径容量为研究对象,首先提出了针对无线Mesh网络的本地虚拟报文探测分析模型,给出网络无干涉传输的充要条件,然后将给定的路径容量测量问题转化为信道分配及报文调度的最优化问题.在此基础上,采取贪心策略作为启发式条件,设计了路径容量评估算法PCEAGS进行求解.最后,详细讨论了算法中的若干参数如路径跳数、报文数目、节点的平均信道及无线设备数目等对评测结果准确性的影响.实验结果表明,该算法能以较低的平均时间复杂度求得近似解,且具有良好的可扩展性.