编码协作系统的一种功率分配算法

针对编码协作系统中源节点和中继节点只根据协作程度分配功率导致系统资源利用率较低的问题,提出了一种使用码率兼容删除卷积码(RCPC)编码的协作系统次优功率分配算法。该算法依据协作程度和信道状态信息推导出了目的节点误比特率的上限表达式,降低了该误比特率上限,得到了功率分配的次优解,从而提高了系统的资源利用率,且实现复杂度较低。仿真结果表明理论误比特率上限是一条紧界,提出的自适应功率分配(APA)算法与只考虑协作程度的平均功率分配(EPA)算法相比,在误比特率为10-2时最大可提供约4dB的信噪比增益。     

协作分集中基于延迟时间的伙伴选择

在协作分集中如何及时有效选取合作伙伴是重点研究问题之一,制定一个合理可靠的选择标准是解决此问题的关键。依据传输路径的时延特性,提出以中继延迟时间最小为标准来进行协作伙伴的选择。对此选择标准在分集增益、信噪比、传输误比特率性能上进行了仿真分析,表明以此标准选择协作伙伴能够获得较好的分集性能,降低误码率,并且能够避免目的节点处因同时接收中继节点信息而造成干扰阻塞,是一种可靠的伙伴选择协议。     

基于接收信噪比和网络寿命的最优中继选择

为了增大网络寿命,降低误符号率,优化无直传链路协作通信系统的性能,本文提出基于接收信噪比和网络寿命的最优中继选择算法。由于网络寿命的问题无法直接求解,将其转化为中继节点剩余能量与目的节点达到接收信噪比门限时发射功率的比值。首先计算各个中继在目的节点的接收信噪比,将大于信噪比门限加入候选中继,然后依次计算候选中继的联合优化函数值并排序,值最大者即为最优中继。理论推导了系统误符号率的上下界,仿真表明理论值与仿真值较为吻合,验证了系统在保证较低误符号率的基础上延长了网络寿命。     

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.     

双向中继系统用户联合预编码与检测算法研究

双向中继协同通信系统的两用户节点通过中继节点相互交换信息,显示了其在频谱效率上的优势。在系统装备多天线的情况下,为进一步改善误比特率性能,论文提出一种基于格规约算法的用户联合预编码与检测算法。该算法通过一次复数域格规约处理来提高信道增益矩阵的正交性,预编码和检测算法联合应用处理后的矩阵,中继节点仅需要对接收信号进行求模运算和放大转发,算法的复杂度主要集中在两用户节点上。仿真结果显示:相比于传统的预编码和检测算法,用户联合预编码与检测算法在计算复杂度仅增加了对信道增益矩阵一次格规约计算的前提下,可显著降低系统的误比特率,提高分集增益,具有工程实用价值。     

放大转发中继网络中的一种中继选择方案

提出了一种放大转发网络中的中继选择方案,假设目的节点配置多个天线,源节点和所有中继节点都配置单个天线,方案选择一组中继同时在相同的频带上放大转发接收到的源节点信息以最大化接收信噪比。与只择一个最优中继的方案相比,方案在保持满分集阶数的情况下获得了更高的中断容量和更优的误符号率性能。与只选择一个最优中继的方案相比,在0.000 01的误符号率水平上,少需要发射功率1.6 dB。     

基于AHMT放大转发协作网络中继选择算法*1*

对于单源多中继放大转发(Amplify and forward, AF)协作网络,传统中继选择方法存在难以在性能和复杂度之间取得折中的问题。本文结合最佳调和平均和SR门限算法,提出了一种基于AHMT(_SApproximate Harmonic Mean with Threshold, AHMT)中继选择算法。该算法首先在中继节点处设置信噪比门限值,然后将源S到中继R链路的瞬时信噪比大于门限值的中继作为待选中继。最后在待选中继集合中通过最佳部分信道AHMT算法选出最佳中继。仿真结果表明：与传统算法相比,所提算法不仅降低了系统的复杂度,而且性能更优,在高信噪比和中继个数较多时均可逼近传统最佳调和平均算法。     

基于中断概率的协作通信中继选择与功率分配算法

研究了功率受限情况下多中继协作通信网络的中继选择和功率优化问题。在AF网络中,提出了一种低复杂度中继选择与功率分配算法,其目标是在总功率一定的条件下使系统的中断概率最小。本算法对源节点和所有潜在中继节点进行功率分配,结合当前信噪比选择最优的中继集合,通过最速下降法求出使系统中断概率最低的功率分配因子。该算法不需要知道大量瞬时信道信息、不需要系统在等功率条件下进行中继选择,只需求得中继节点排列矩阵便可根据当前信噪比自适应获得最优中继节点集合。仿真结果表明,在相同条件下,该算法明显优于不同中继节点集合下几种算法的中断性能,并且与传统的SAF及AAF算法相比,有效降低了中断概率,提升了系统性能和功率效率。     

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。     

基于遍历容量的低轨卫星协作通信中继选择算法

在低轨卫星通信系统下行链路中引入协作技术,可获得协作分集增益,从而减小信道衰落的影响。目前在目标通信区域内多星的覆盖率非常高,合适的中继卫星选择策略对于提升卫星通信网络的整体性能至关重要。针对这一问题,本文提出一种基于遍历容量的中继选择算法。该算法借助卫星轨道信息以及统计信道信息,综合考虑卫星本身载荷受限和高动态的特点,通过公平性因子进行遍历容量和能耗之间的折中,选择具有最佳权重遍历容量的节点作为协作卫星。并在此过程中,得到了卫星间协作链路信噪比概率密度闭式表达式,该表达式用来求解协作链路遍历容量。仿真分析表明,该方法可以动态的调整协作卫星的优先级,在误比特率性能和公平性之间可以达到很好的平衡,并且可以在低EIRP情况下提高卫星的服务时间。      

Relay Selection Algorithm with Simplified Precoding for MIMO Multiple Relay Channels

Considering an Amplify-and-Forward (AF) cooperative network with the help of multiple relay nodes, a relay selection algorithm with simplified precoder is proposed for the two-hop relay channels. This new algorithm based on the approximate received signal-noise rate (SNR), which chooses only one relay with the maximal received SNR gain to assist in transmission, can significantly reduce the required system consumption, achieve excellent bit-error-rate (BER) and average throughput, and maintain full diversity order. Simulation results demonstrate that the performance of the proposed scheme with a low complexity approaches to the optimal iteration method. And for practical situation with distance attenuation factor, the performance gain of our scheme is also in evident.     

一种基于混合智能算法的协作中继选择新方法

针对多用户多中继场景下协作通信系统的中继选择问题,提出了一种基于混合智能算法的协作中继选择新方法。不同于现有的为每个源节点分配一个中继节点的中继选择方法,新方法建立了为每个源节点分配一个或多个中继节点的优化模型,以最大化多用户多中继协作系统的最小接收信噪比为优化目标,采用结合了模拟退火与遗传算法的混合智能算法来搜寻中继选择问题的最优解。仿真结果表明,所提方法可显著提高目的端的接收信噪比,且算法具有较强的全局搜索和快速寻优能力。     

能量收集多跳D2D无线传感网络中的中继选择算法

针对无线功率传输技术的能量收集效率有限造成信噪比下降进而引发通信中断率增加的问题,在能量收集多跳D2D(Device to Device)无线传感网络中,提出一种基于改进K-means聚类的中继选择方法。首先,推导得到能量收集下的信噪比因子,使其作为K-means聚类特征。然后,利用最小欧氏距离原则得到距离聚类中心最近的实际节点的位置。最后,根据距离重排序得到中继节点,形成从源节点到目的节点的通信链路。仿真实验结果表明,相比最短路径算法和随机中继协作方案,所提出的改进算法链路信噪比更大,能够减小通信中断率,具有更好的中继性能。     

Differential Modulation and Relay Selection With Detect-and-Forward Cooperative Relaying

In this paper, we consider the bit error rate (BER) performance analysis of a cooperative relay communication system with differential modulation and selective relaying, where the best relay is selected to forward the signals from the source to the destination. The advantage of differential modulation is that it allows noncoherent detection without requiring the full channel-state information (CSI), as obtaining CSI in a cooperative communication system at each node is a complicated and costly task. We consider a simple detect-and-forward (DetF) relay system and take into account the effect of imperfect detection at the relay. We derive the average bit error probability of the DetF relay scheme by using the closed-form relay link signal-to-noise ratio (SNR). Based on the analysis, we show that the proposed system with $N$ relay nodes and the simple relay selection can achieve a total diversity gain of $N + 1$. The BER performance of the system is also evaluated by simulation. It is shown that the analysis matches well with the simulation results.      

A fuzzy decision scheme for relay selection in cooperative wireless sensor network

In energy‐constrained military wireless sensor networks, minimizing the bit error rate (BER) with little compromise on network lifetime is one of the most challenging issues. This paper presents a new relay selection based on fuzzy logic (RSFL) scheme which provides balance between these parameters. The proposed scheme considers node's residual energy and path loss of the relay‐destination link as the input parameters for the selection of the relay node. The relay node selection by fuzzy logic is based on prioritizing higher residual energy and minimum path loss. To evaluate the performance on wireless sensor network, we compare the proposed scheme with the three existing relay selection strategies, ie, random, maximum residual energy based relay selection (MaxRes), and minimum energy consumption based relay selection (MinEnCon). The simulation results of the proposed scheme in terms of network lifetime, BER, Network Survivability Index (NSI), and average energy of network nodes have been presented and compared with different relay selection schemes. The simulation results show that the proposed RSFL scheme has the lowest BER, moderate network lifetime, average energy, and NSI.     

A Proposed H-STCDD Scheme in Cooperative Communication System

In this paper, the hierarchical space time cyclic delay diversity (H-STCDD) scheme is proposed. Proposed scheme uses hierarchical modulation and achieves approximately full rate. It also uses a cyclic delay diversity scheme, which improves the benefit of channel coding particularly in high SNR environment between source to relay and source to destination. According to simulation result, proposed scheme has up to 2.2 dB better BER performance than conventional cooperative scheme at BER of 10^?3 and has similar BER performance with the STCDD scheme particularly in high SNR environment between source to relay and source to destination. Throughput of the proposed scheme is better than those of other cooperative schemes. Therefore proposed scheme is more efficient than other cooperative scheme and can be efficiently used in high SNR environment between source to relay and source to destination.     

MF中继选择系统的物理层安全性能

针对合谋窃听场景下单天线多中继修改转发（MF）协作无线系统的安全性能较差问题,提出一种合谋窃听场景下联合源节点发送天线选择（TAS）和多中继选择的MF协作物理层安全系统,考虑最优的最大化主信道信噪比（SNR）和次优的最大化源节点-中继节点链路 SNR 两种中继选择方案,推导其安全中断概率（SOP）和遍历安全容量（ESC）的解析表达式。最优或次优中继选择的MF安全中继系统的SOP和ESC的数值计算结果与仿真结果相吻合,验证了上述理论分析的正确性;同时也表明源节点发射天线数和中继节点数越多、窃听节点数越少,最优或次优中继选择的MF安全中继系统的物理层安全性能越好。     

一种基于非正交信道的分布式中继选择及功率分配方法

针对非正交两跳多中继协作通信系统中的分布式中继选择问题,提出了一种基于非正交信道的中继选择准则,简化了系统的设计。分析了其误码率性能,给出了其解析表达式和以总功率为约束条件下的最优功率分配方案。仿真结果表明,最佳中继选择准则明显优于传统的中继选择准则,且在最优功率分配方案下,可以获得明显的分集增益,系统的误码率显著下降。