中继协同D2D通信的能效优化

针对D2D中继通信中D2D设备电池容量受限问题,本文提出了一种逐步优化功率控制和中继选择从而最大化系统能量效率的方法。首先,在满足蜂窝链路最小数据速率的条件下,将功率控制问题建模为一个非线性规划问题,并求解出D2D发射机的最优发射功率;然后,分别利用发送节点与接收节点的邻域为半径建立节点均匀分布的球状模型;其次,基于路径损耗相似性对节点进行k-means迭代聚类,并得到路径损耗最小节点的质心;最后,将得到的质心作为中继节点进行D2D中继通信。仿真结果表明,在保证高质量通信的条件下,本文提出的优化方法能够最大化系统的能量效率。      

D2D网络中基于联盟博弈的中继选择方法

随着无线终端的大规模普及,用户设备（User Equipment,UE）对无线网络的内容分发服务提出了更高的要求。提出了利用设备对设备（Device to Device,D2D）通信技术进行协作中继传输,使得任何UE都可作为潜在中继节点,并且令中继节点为其他UE中继数据,可以提升整体网络的内容分发质量。为弥补UE作为中继节点产生的能耗,采用能量采集（Energy Harvesting,EH）的激励机制,将携能信号作为奖励发送至UE,以提高UE为其他用户中继数据的意愿。同时,为解决中继选择问题,提出了基于联盟博弈方法,对UE和中继节点的合作行为进行分析,为UE选取最优的中继节点,以获取最优的内容分发服务。仿真结果表明,所提方法与贪婪搜索算法相比,可以更大程度地提高系统的吞吐量。     

基于D2D通信系统中的一种跨层中继选择算法

在D2D通信系统与蜂窝网络共存的场景下,引入中继节点可有效提高D2D链路的吞吐量和D2D用户对蜂窝用户的干扰。文中基于译码转发模式,结合跨层协作通信的思想,提出了一种基于物理层和数据链路层的跨层中继选择算法。该算法结合物理层的信道状态信息和数据链路层的队列状态信息,两个参数进行最优中继节点的选择。并最终通过仿真验证表明,基于跨层中继选择算法可提高通信系统的吞吐量,同时降低了通信系统的平均时延和数据包错误率。     

基于安全中断概率的D2D安全接入策略

针对D2D蜂窝系统通信安全性受资源限制的问题,考虑到蜂窝链路和D2D链路的同频干扰能够为两者带来安全增益,基于此,提出一种基于安全中断概率的D2D用户接入策略。首先理论分析了蜂窝用户和D2D用户的安全中断概率,并给出了基于安全中断概率最小化的D2D用户功率优化算法。在上述分析的基础上,选择安全中断概率最小的D2D用户接入复用蜂窝用户的无线资源,同时提高D2D通信链路和蜂窝上行链路的安全性。最后,仿真结果证明了所提算法的有效性。     

基于可变距离的车联网D2D通信连接选择

车联网是移动互联网的延伸,其中基站协作的D2D通信适用于车间交通消息的短距离无线传播.针对车辆快速移动导致的通信链路动态性,提出了一种基于可变距离的D2D连接选择方法.通过选择行车道及车间距离参数,估计D2D连接对的信道质量,推导了D2D连接选择的优先指数,并基于该优先指数建立D2D通信链路进行交通消息传播.仿真结果显示,所提方法在D2D连接的生存时间、传输效率方面得到提高,同时降低了D2D通信的中断概率,提升了车辆间通信可靠性.     

D2D辅助的协作中继NOMA系统中TSRS策略及其中断性能分析

该文研究了D2D辅助的协作中继NOMA（DC-NOMA）网络,在中继用户（RU）转发信息的第二时隙,利用RU到蜂窝中心用户（CCU）的D2D通信链路传输新的信号。为了提高传输可靠性,设计了新的信号检测策略,通过完全利用边缘信息消除了用户间的干扰。基于新的信号检测策略,提出了一种两阶段中继选择策略（TSRS）。在满足蜂窝边缘用户（CEU）可靠接收的中继集合中,选择使CCU成功解码概率最大的中继。为了评估所提出的DC-NOMA方案,推导了每个用户的确切中断概率且通过仿真得到验证。仿真结果表明,在高信噪比区域,该文所提出的基于新的信号检测策略的DC-NOMA在TSRS方案下的中断性能优于部分中继选择方案（PRSS）和传统的DC-NOMA。特别地,增大中继数量可有效提高DC-NOMA系统的中断性能。      

过时CSI下全双工中继辅助D2D网络的物理层安全

中继辅助终端直通（devicetodevice,D2D）网络通过与蜂窝网络共享频谱提高D2D用户的频谱效率和蜂窝用户（cellular user,CU）的物理层安全性。为进一步改善其性能,可以在基站和D2D链路的中继节点采用天线选择以及在中继节点采用全双工技术。然而,由于存在反馈时延和移动性,用于蜂窝链路和所有D2D链路天线选择的信道状态信息（channelstateinformation,CSI）均可能是过时的,针对该场景下的物理层安全性和可靠性问题,提出一种主动窃听和过时CSI场景下基站和中继节点均采用发射天线选择的全双工中继辅助D2D网络安全模型,推导CU的中断概率、遍历容量、非零安全容量概率、安全中断概率、渐近安全中断概率的解析表达式。数值计算与仿真结果均表明,基站发射天线数、中继干扰天线数越多,CU的安全性能越好;过时的CSI会降低CU的中断性能和安全性能。     

D2D中继网络负载均衡的中继选择算法

主要研究D2D(终端直通)系统与蜂窝网络共存时,D2D到基站的中继选择问题。引入考虑路径损耗及衰落的系统架构,导出选择D2D中继的距离范围。在此基础上对两种基本中继选择算法的中断概率进行推导和分析。提出负载转移的最优中继选择算法,旨在降低中继选择时的中断概率,提高系统整体性能。仿真结果说明提出的LTBRS(负载转移最优中继选择)算法比传统的最优中继选择和随机中继选择性能更优。     

基于链路间干扰辅助的中继D2D系统安全通信方法

在包含中继节点的D2D(Device-to-Device)系统中,针对蜂窝链路与D2D链路同时受窃听的问题,提出一种基于链路间干扰辅助的中继D2D系统安全通信方法.首先,确定蜂窝链路与D2D链路上下行发送模式;然后,在基站与中继节点的发送信号中添加人工噪声,协作干扰窃听者;最后,对基站功率分配与D2D功率控制进行了优化,以实现不同类型链路间干扰辅助保障系统安全.仿真结果表明,所提出的安全通信方法在保密速率方面比SVD(Singular Value Decomposition)与ZF(Zero-Forcing)预编码方法提高了1.5bit/s/Hz.     

提高蜂窝网络中数据分发效率的D2D协作转发算法

Device-to-Device(D2D)通信是一种移动终端在蜂窝通信系统的控制下使用授权频段进行点到点通信的新型技术。通过允许接收终端间的数据转发,D2D通信可以用来提高蜂窝网络中的数据分发效率。现有的终端间转发算法,没有充分考虑D2D链路的差异,很难实现频谱资源的高效利用。为此,该文提出了一种基于多跳中继的D2D协作转发算法,包括多播和单播两个模式。该算法根据D2D链路质量自适应地选择最优的中继、路由及传输跳数,能够充分利用D2D链路的多信道分集增益。仿真结果表明,该文所提出的算法能够显著地提高D2D转发的资源利用率,进而提升数据分发业务的吞吐量。     

基于资源分配和功率控制的D2D中继选择

为优化蜂窝用户通信与设备直传(D2D)中继通信共存下的同频干扰问题,满足蜂窝用户容量要求,提出了一种基于能效的联合资源分配和功率控制的D2 D中继选择算法.该算法首先对等效D2 D中继链路进行资源分配,减小算法复杂度的同时使得D2 D链路对蜂窝链路产生的干扰最小;然后以资源分配结果和功率控制算法为依据进行中继选择.该方案不仅考虑了D2 D中继链路的能效问题,而且还同时考虑到了对蜂窝链路的干扰问题.通过仿真验证,所提算法不仅能有效提升D2 D中继链路的能效值,同时降低了对蜂窝用户的干扰.     

Energy efficient bidirectional relay network with spatial modulation

S patial modulation is a potential candidate for 5G wireless communication systems that provides high spectral efficiency with high reliability and low complexity. Spatial modulation conveys information in the index of transmitting antenna along with conventional modulation scheme. Also, energy efficiency communication plays a vital role in 5G wireless communication. In this article, energy efficiency and spectral efficiency are focused on a bidirectional relay network. In the proposed bidirectional relay network, the energy consumption burden at the relay node is reduced by placing a power splitter that coordinates the energy harvesting and information processing at the relay node. Spatial modulation is employed at all nodes to reduce the effect of interchannel interference and synchronization problem in the receiver. The combined effect of spatial modulation in all nodes and energy harvest at the relay node are analyzed in the bidirectional relay network. The end‐to‐end outage probability expression for the bidirectional relay network is derived in terms of power splitting factor at relay node. Analytical simulation results have been verified by Monte‐Carlo simulations. The overall performance of the proposed system is compared with an existing literature and found that the proposed system is having better spectral efficiency and energy harvesting.     

基于SWIPT-TS的被困用户双向传输时间分配算法

本文针对灾难场景下被困用户因移动终端无法充电而与外界中断通信的问题,提出了一种基于SWIPT能量采集的被困用户中继协作传输方法。该中继系统中被困用户为源节点,周围的邻近用户随机地分布在其与基站之间并且作为其与基站进行通信的中继节点,并采用SWIPT-TS方式为被困用户充电。在被困用户采集的能量和系统下行速率的约束下,建立了系统上行可达速率最大的优化问题,通过分析两跳传输的对偶性以及利用Lambert W函数,提出了一种基于系统上行可达速率最大化的中继选择和时间分配算法。本文所提的算法的解是闭式型,因此复杂度较低。仿真结果表明,本文所提的基于系统上行可达速率最大化的中继选择和时间分配算法不仅可以为被困用户提供能量,还可以提高系统数据传输速率。      

D2D通信中基于社交门限的最优中继选择方案

在基于设备直传(D2D)通信的中继系统中,提出了一种基于社交感知的增强型中继选择策略.该策略首先在D2D中继网络中引入社交门限值,对潜在中继用户进行筛选和过滤,从而有效降低了探测成本;然后利用最优停止理论实现了最优中继节点的选择.仿真结果表明,与已有中继选择策略相比,所提出的策略能够以较少的中继探测次数获得较高的系统性能收益,从而实现能耗与收益之间的折中.     

Clustering routing protocol based on improved PSO algorithm in WSN

Aiming at the problem that the location distribution of cluster head nodes filtered by wireless sensor network clustering routing protocol was unbalanced and the data transmission path of forwarding nodes was unreasonable,which would increase the energy consumption of nodes and shorten the network life cycle,a clustering routing protocol based on improved particle swarm optimization algorithm was proposed.In the process of cluster head election,a new fitness function was established by defining the energy factor and position equalization factor of the node,the better candidate cluster head node was evaluated and selected,the position update speed of the candidate cluster head nodes was adjusted by the optimized update learning factor,the local search and speeded up the convergence of the global search was expanded.According to the distance between the forwarding node and the base station,the single-hop or multi-hop transmission mode was adopted,and a multi-hop method was designed based on the minimum spanning tree to select an optimal multi-hop path for the data transmission of the forwarding node.Simulation results show that the clustering routing protocol based on improved particle swarm optimization algorithm can elect cluster head nodes and forwarding nodes with more balanced energy and location,which shortened the communication distance of the network.The energy consumption of nodes is lower and more balanced,effectively extending the network life cycle.     

Multi-factor and Distributed Clustering Routing Protocol in Wireless Sensor Networks

One of important issues in wireless sensor networks is how to effectively use the limited node energy to prolong the lifetime of the networks. Clustering is a promising approach in wireless sensor networks, which can increase the network lifetime and scalability. However, in existing clustering algorithms, too heavy burden of cluster heads may lead to rapid death of the sensor nodes. The location of function nodes and the number of the neighbor nodes are also not carefully considered during clustering. In this paper, a multi-factor and distributed clustering routing protocol MFDCRP based on communication nodes is proposed by combining cluster-based routing protocol and multi-hop transmission. Communication nodes are introduced to relay the multi-hop transmission and elect cluster heads in order to ease the overload of cluster heads. The protocol optimizes the election of cluster nodes by combining various factors such as the residual energy of nodes, the distance between cluster heads and the base station, and the number of the neighbor nodes. The local optimal path construction algorithm for multi-hop transmission is also improved. Simulation results show that MFDCRP can effectively save the energy of sensor nodes, balance the network energy distribution, and greatly prolong the network lifetime, compared with the existing protocols.     

中继协同的无线物联能量收集和信息传输算法

本文针对两跳无线物联通信系统,对中继节点利用收集的能量采用功率分流法进行能量收集和信息传输算法进行了设计,其中算法设计是基于能效最大化的优化准则,能效函数定义为瞬时吞吐量与硬件电路总功耗的比值,中继节点利用源节点发送的信号进行能量收集,考虑EARTH计划中实际的功率转换效率和硬件电路损耗的功耗因子,推导了中继协同的无线物联系统能量收集和信息传输的最优功率分配方案的解析解,由于优化问题是非凸问题,为了解决该问题,本文利用高信噪比近似法并通过拉格朗日算法和Lambert W函数获得了优化问题的最优解,数值仿真验证了所提方案的正确性和有效性。      

一种基于Euclidean的无线传感器网络三维定位算法

 针对传感器网络在三维空间的应用,基于Euclidean定位算法,提出了对无线传感器节点进行三维定位的算法.将计算未知节点与锚节点间距离问题抽象为求解六面体顶点间的距离.根据问题的抽象,本文使用所提出的坐标法进行求解,并采用循环迭代的方式来提高节点的定位比例.仿真结果表明,三维空间的Euclidean定位算法各项指标均为良好,能有效地实现三维环境中的传感器节点定位.