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.     

存在多个干扰时的机会中继性能分析

在多个干扰对中继节点和目的节点都产生影响时,为了最小化中断概率,提出了3种机会中继选择协议: 目的节点忽略直接传输,目的节点采用选择合并(SC),目的节点采用最大比值合并(MRC)．推导了独立同分布和独立不同分布瑞利信道中3种机会中继选择协议的中断概率．仿真结果与理论分析结果一致,并且就中断概率而言,当源节点与中继节点之间信道质量较差时,采用SC的机会中继协议性能优于其它两种协议．反之,采用MRC的机会中继协议性能最优．     

感知中继网络中依据检测结果的频谱共享机制

在感知中继网络中,为实现授权频带在主次用户间的高效利用,提出一种基于检测结果的频谱共享机制,允许次用户根据频谱检测的结果自适应地选择传输方式. 并在该机制下,考虑主次用户间的干扰情况,进而根据信干噪比(SINR)推导出次用户网络的中断概率和符号错误概率的闭式表达式. 仿真结果表明,本机制与传统的频谱共享机制相比,能在保证主用户通信的前提下,使次用户网络获得较高的性能增益.     

基于携能通信的大规模无线协作网络中断性能分析

将能量采集技术与大规模无线协作通信网络相结合,分析了在信息与能量同传环境下,大规模无线协作通信网络的中断性能.提出了一种中继协作传输协议,将位于源节点的中继区域内,并且能够成功解码源节点信号的中继节点定义为潜在中继,潜在中继用于协助从源节点到目的节点的信息传输;通过随机几何的数学工具,进一步分析了接收端使用选择合并接收方式下的中断性能,并对比了协作链路、中继链路以及直接链路三者的中断概率;最后对理论分析结果进行了仿真验证.验证的结果表明,最优中继策略下的中断性能最优.     

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.     

MIMO协作传输系统的中继选择及中断概率分析

为实现多输入多输出(MIMO)再生中继网络中源节点和目的节点之间的协作传输,提出了一种中继选择算法. 被选中的中继节点的两跳链路等效功率增益的最小值在所有备选中继节点中最大. 针对该选择策略,采用一种理论近似的方法分析了其中断概率. 基于这种协作策略还给出了在总功率受限的条件下,源节点和中继节点之间的功率分配方法. 理论分析和仿真结果表明,该选择算法可显著降低系统中断概率. 同时,分布式的选择算法在系统性能和复杂度之间取得了较好的平衡,是可使用的中继选择策略.     

Nakagami-m衰落下中继系统性能分析

针对硬件损伤中继系统,研究了Nakagami-m衰落信道下固定增益放大转发中继系统的性能．考虑两种场景: 一是源节点和目的节点不仅通过中继连接,而且源节点和目的节点间存在直连路径; 二是源节点和目的节点间仅通过固定增益放大转发中继连接． 在第1种场景中,目的节点通过选择合并算法处理接收的信息． 推导出两种场景下中继系统的中断概率准确闭式表达式． 通过计算机仿真表明: 存在直连情况的中继系统能够有效地提高系统的中断概率性能; 硬件损伤制约两种场景下系统的性能; 系统性能随着伽马阴影的形状参数值的增大而增强．     

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.     

基于OFDM的协作通信系统的资源分配研究

为了在OFDM的协作通信系统中能够充分利用无线频谱资源,将携能无线通信和中继技术相结合,把认知中继的子载波分为两部分(一部分用于自身的信息传输,另一部分用于主用户的数据转发),并用分支定界法优化了最大次用户网络吞吐量.实验表明,优化后的最大化次用户网络的吞吐量明显优于填充式认知无线电和下垫式认知无线电,频谱资源也得到了充分的利用.     

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。