能量收集全双工中继网络中的中继策略研究

本文针对双跳全双工多中继系统,研究了在中继节点能量受限情况下的中继选择方案。在该文中,中继工作方式为放大转发（Amplify-and-Forward, AF）,且中继通过收集源节点提供的能量来对源节点信息进行转发。整个通信过程分为两阶段,能量收集阶段与信息传输阶段,即采用的是时域分割方案。为了获得较好的性能与复杂度折中,本文分别研究了三种不同的中继选择策略,即最佳中继选择方案和两种次优中继选择方案。针对所提的三种方案,推导分析了其系统中断概率的理论值和下边界,以及系统的有效吞吐量。最后,利用蒙特卡洛仿真验证了理论分析的正确性,且仿真结果表明最佳中继选择方案的性能优于两种次优的中继选择方案,但其实现的复杂度高。      

一种多源协作网络的分布式功率分配与中继选择算法

该文针对多源-多中继放大转发协作通信网络,以最小化系统总功率为目标,在保证系统满足一定中断概率的前提下,提出了一种分布式功率分配与中继选择算法.算法由源节点自主选择为其转发信息的中继节点,并引入定时器,通过竞争方式避免了分布式所导致的中继选择冲突.中继收到来自源节点的信号后,只需根据转发门限自主判断是否进行转发,从而完成传输.仿真结果表明该分布式算法能够有效降低传输所需要的总发射功率.并且与集中式控制所获得的最优中继选择与功率分配算法相比性能相近,但所提分布式算法显著降低了系统的控制开销.     

储能-发送模式的单天线两跳中继系统保密速率的优化

该文研究节点具有能量收集能力的两跳中继系统的物理层安全传输方案。考虑窃听节点与源和中继节点间都有直接链路的情况。每个数据传输时隙分为能量收集和数据传输两个阶段,各节点用收集的能量发送信号。中继采用放大转发方式,目的节点发送人工噪声进行协作干扰,保护在两跳传输中传输的保密信息。以最大化保密速率为目标,采用迭代算法优化能量吸收和数据传输两阶段的时间分配比例系数和协作干扰功率分配因子。仿真结果表明优化算法准确,优化后的协作干扰方案能显著提高系统的保密传输速率。由于考虑了窃听节点在两跳传输中都能接收到信号的可能性,文中方案更贴近实际,并解决了一个复杂的优化问题。     

基于部分中继选择的能量收集双跳网络信息年龄优化

针对传统中继协作网络传感器节点能量受限导致信息传输延迟较高的问题,将短包通信（SPC）和能量收集技术相结合,构建了一种双跳中继无线传感器网络模型。网络中源节点和中继均需从专用能量基站收集射频信号能量以保证信息的持续传输,中继采用半双工解码转发协议将源节点发送的状态更新信息以短包形式传递到目的节点,利用中继选择策略与最大比合并技术提出了基于时效性的最早部分中继选择方案。考虑该网络信息的新鲜度,首先,分析了SPC传输性能,推导了中继和目的节点处的平均包错误率。其次,利用顺序统计量描述了源节点到中继端数据包的重传次数,基于更新过程理论推导了网络的平均信息年龄（AoI）表达式,并采用梯度下降方法优化了影响网络平均AoI的部分参数。最后,仿真分析结果表明,优化中继数量和数据包长度可以有效提高网络信息新鲜度,同时,通过对比优化部分参数得到的最优值与贪婪方法得到的最小化平均AoI理论值,可以验证部分中继协作方案在双跳状态更新网络中的可行性。      

射频能量采集非可信中继网络中物理层安全传输

射频能量采集技术为能量受限无线通信系统提供了一种有效的能量供给方式.假设能量受限中继节点具有射频能量采集能力,本文设计了中继非可信情况下的物理层安全传输方案,配置多天线的源节点采用发送天线选择策略来增强中继节点的能量采集性能,目的节点发送人工干扰来抑制非可信中继对保密信息的窃听.在瑞利块衰落信道条件下研究了所提方案的物理层安全性能,推导了系统安全中断概率、连接中断概率和安全吞吐量的闭式表达式.计算机仿真验证了理论推导的正确性,揭示了各系统参数对物理层安全性能的影响关系.     

基于部分协作检测的 MIMO 中继系统

为了降低多输入多输出（MIMO）中继传输系统中中继节点进行信号处理和转发的运算复杂度,提升系统整体性能,在全检测转发（FDF）技术的基础之上,提出了一种基于树的遍历的部分协作检测（CPD）算法,采用本算法的中继节点只转发部分信噪比较高的信息流,不仅降低了中继转发的负担同时还去除了一些经历了深度衰落的信号。仿真结果显示,和国外同类典型研究相比较,中继节点的负担大大降低,同时传输系统的性能有了明显提升。     

译码转发中继网络的能量效率分析

随着人们资源节约与环保意识增加,如何获得较高的能量效率成为了绿色通信中一个重要而又棘手的问题。因此,本文研究了译码转发协议下的直接传输、单向中继、双向中继三种传输方式的能量效率。首先在瑞利信道环境下推导了能量效率的闭合表达式,然后通过凸优化算法使得能量效率达到最大。最后,还分析了信道衰落情况、发射的比特数、中继位置和系统电路功率对系统能量效率的影响。仿真结果表明,电路功率对系统的能量效率影响较大;双向中继在发送比特数对等、源节点至中继的距离相同时,其能量效率才达到最优;而当源节点至中继的距离差异较大时,单向中继的能量效率比双向中继性能更好;信道衰落较大时,双向中继比单向中继和直传更有优势。      

解码转发双向无线携能全双工中继系统的能效研究

为了优化双向单中继全双工系统的能效,在中继节点引入无线携能技术,提出了一个双向无线携能全双工中继系统。该系统中继节点以功率分割方式进行能量收集,将收集的能量用于解码转发,在保证用户的服务质量需求下,将能效优化问题转化为能量消耗最小的优化问题,依据传输时隙以及各时隙信道容量需求进一步划分为两个子优化问题;然后,以能效最大化为目标,根据各时隙的信道容量求出传输功率,利用解码转发特性求出传输时间和功率分割因子,得出能效最优解。仿真表明,所提出的双向无线携能全双工中继系统的能效是单向无线携能全双工系统的1.3倍、双向全双工放大转发中继系统的2倍和双向全双工解码转发中继系统的2.6倍。      

多源多目的模型中网络编码的时延性能分析

研究表明基于无线信道的广播特性,网络编码技术能够显著降低多播通信中的传输时延。多源多播模型中,在任一源节点已知其他源节点信息的条件下,现有传输方案能够确保系统时延最小化。本文在其他源节点信息未知时,对现有多源多目的单中继模型应用网络编码后的时延性能进行分析,并将该模型推广到多中继模型,提出了基于网络编码和机会中继选择策略的MR-OPP-NC方案,并在译码转发机制下,利用中断概率量化了应用网络编码前后的时延性能,仿真表明本文所提MR-OPP-NC方案与未使用网络编码的机会中继方案相比较,能获得显著的时延增益。      

协作通信中基于分布式空时码的自适应能量分配方案

基于协作AF(Amplify and Forward)通信模型,提出了一种基于分布武空时分组码的自适应能量分配方案.该方案首先以最小化中断概率为准则,在源节点与中继节点之间根据信道状态信息情况,决定是否放大转发中继节点接收信号.然后,在中继节点采用最优功率分配策略,实现整个系统的最优化传输.仿真显示了所提出的两种自适应方案与传统自适应方案、非自适应方案,以及在不同调制制度下的性能比较.仿真结果表明,与传统非自适应方案相比,所提方案1的误码率性能提高了约5 dB.     

无线协作中继技术综述

无线协作中继技术具有低成本、扩大覆盖范围的作用,可以有效提高通信系统的可靠性和传输速率。对无线协作中继技术进行综述,讨论协作中继的基本协议和协作中继的选择方案,并且进行比较分析和仿真验证。     

无线小区固定中继选择算法及仿真

为了使相同成本的小区无线覆盖性能达到最大化,在研究了固定中继的无线小区系统后,提出一种简化动态中继选择算法的途径。仿真中继选择算法对系统性能的增益,证明固定中继系统较无中继系统在性能上有极大的提高;同时,还通过比较简化的中继选择算法和相应的原算法的仿真结果,说明简化算法减少了实现的复杂度,降低了通信损耗,而在性能上基本不受影响。     

中继蜂窝网中基于负载均衡的中继节点选择算法

提出了一种中继蜂窝网络的基于负载均衡的中继节点选择策略(Load Balancing Relay Selection,LB-Rs).根据每个用户的具体信道状况以及中继节点服务的用户数目,LB-RS以分布式的方式为每个用户选择最优的中继节点.仿真结果表明,与基于单一物理层参数的中继节点选择算法相比,所提出的中继选择算法综...     

浅谈厂用电继电保护配置与整定的重要性

通过一起火电机组的非停事故,来分析其厂用电继电保护配置与整定存在的问题,提高从业人员对继电保护整定或核算工作的重视性.     

AF双向中继网络中一种新的中继选择算法

通过高信噪比条件下AF双向中继网络总速率的近似表达,给出了链路增益乘积和系统总速率之间的关系式。基于此关系式提出一种最大化链路增益乘积中继选择算法(Maximum Relay Selection,MRS),在中继处引入门限,将链路质量超过门限的中继选出建立可靠候选集。在建立的可靠候选集中以两跳链路增益乘积最大化为标准,实现最佳中继选择。通过仿真将该中继选择算法与现有AF双向中继网络3种不同中继选择算法进行性能比较。仿真结果表明,该中继选择算法能在同时保证AF双向中继网络两跳链路质量的前提下,提高系统的总速率。     

一种基于分层博弈方法的用户协作中继网络上行传输机制研究

Cooperation allows wireless network users to benefi t from various gains such as an increase in the achieved rate or an improvement in the bit error rate. In the paper, we propose a distributed Hierarchical Game (HG) theoretic frame-work over multi-user cooperative communication networks to stimulate cooperation and improve the network performance. First, we study a two-user decision making game in the OFDMA based subscriber cooperative relaying network, in which subscribers transmit their own data in the f...     

Joint relay selection and power allocation algorithm in two-way relay networks with proportional fair constraint

In this paper,we consider the joint relay selection and power allocation problem for two-way relay systems with multiple relay nodes.Traditionally,relay selection schemes are primarily focused on selecting one relay node to maximize the transmission sum rate or minimize the outage probability.If so,it is possible to cause certain relay nodes overloaded.In addition,the joint relay selection and power allocation problem is a mixed integer program problem and prohibitive in terms of complexity.Therefore,we pro...     

协同安全传输系统中最佳中继选择技术研究

对于中继不可信的多中继协同传输模型,主要针对如何构建协同安全系统,即利用人工干扰实现系统安全时的协同策略问题.协同系统构建完成后,又考虑了各中继节点间如何进行功率分配来提高系统安全性问题.分别采用等功率分配与最佳功率分配的方式,分析了不同中继节点分布场景下,最佳中继节点选择.结果表明,采用人工干扰的方式能够保证系统的安全传输,最佳中继的选择能够提高系统的安全性能.     

Wireless information and power transfer using single and multiple path relays

A relay‐based wireless communication model can relay information along with the power bidirectionally using the amplify‐and‐forward scheme. This paper studies such model extensively. Three information and power relaying protocols, that is, time‐based switching relaying, power‐based splitting relaying, and hybrid time switching‐based and power splitting‐based relaying (HTPSR) are used to carry forward bidirectional information and power transfer. First, a solo relay model is studied, for which, we derived a throughput expression for end‐to‐end information transfer, and this is done for all the three relaying protocols. The paper indicates that the system throughput depends upon the time switching and the power splitting ratio. Further, to make the system more reliable and robust, multiple relays are used in the path. Various relay selection schemes are used for path selection in each transmission, thereby yielding different throughput performances. The results show that an optimal throughput is obtained for a given relay location at an optimal set of values of splitting and switching ratio. Moreover, the HTPSR outperforms both the power splitting and time switching protocol in system throughput performance for a single as well as a multiple‐relay model. Whereas, in relay selection schemes, the best SNR selection scheme outperforms in all the schemes used. The simulated results confirm that the system throughput is an active function of relay placement.     

TD LTE-A系统下的中继规划技术

LTE-A通过使用中继技术达到提升小区边缘用户吞吐量、拓展小区覆盖和提升小区频谱效率等效果。文中针对中继在小区中配置和使用的问题,在TD LTE-A系统下提出了一种中继规划方案。结合中继位置选择和中继服务基站选择两种方法得到中继规划方法;考虑两跳中继场景下的链路信干燥比,并得到最优频率效率的中继选择算法;结合两者得到中继规划方案并进行仿真。仿真结果显示,采用了中继规划方案的回溯链路的信干燥比得到平均约2 dB的提升,且使小区吞吐量提升了约13%。