网络-信道联合编码的DmF协作通信技术

提出了一种采用网络-信道编码的解调前传(DmF)协作通信方案.与译码前传(DF)相比,DmF协作方式在中继处只对信号进行解调而非译码,因此,大大降低了中继节点的复杂度.在由两个用户、一个中继节点和一个基站组成的通信模型中,采用LDPC信道编码与网络编码结合的方式,构造了一种DmF协作传输方式.在基站处,通过构造的H矩阵对来自两用户及中继的信号进行联合译码.仿真结果表明:所给方案的性能优于非协作方式及无网络编码的协作通信方式,随着信噪比的增加这种优势会更加明显;另外,DmF的性能与DF的非常接近,但其设备复杂度却大大降低,因此DmF比DF方式更具实用性.同时,该方案在降低设备复杂度、减少延迟、有效对抗无线信道慢衰落、提高通信性能及频谱利用率等方面都是非常有效的.     

协作通信技术在恶劣信道条件下的应用研究

为了在信道状况较差时仍能采用编码协作技术,提出了一种有效混合编码协作方法.以两用户为例,在两次发送时隙都采用QPSK调制,并采用LDPC码的混合自动重传(HARQ)方法,当第一时隙传输数据不能被正确译码时,源节点将重新传送数据,中继节点将接收到的数据联合上一次接收的数据进行联合译码.当数据重传后仍不能被正确译码时,中继节点将采用放大转发方式传输第二时隙的数据,此时转为放大转发模式进行协同通信,通过性能分析和仿真结果表明,当协作用户间信道状况较差时,与非协作和普通编码协作方式相比,所提的协作方法仍能获得一定的分集增益.     

乘法运算的模拟网络编码中继方法

当前无线网络编码中继采用异或运算和叠加运算实现,该文提出一种基于乘法运算的网络编码中继方案。该方案中继节点对接收到的两个源节点信号直接相乘,然后放大转发,从而实现网络编码。与异或运算的网络编码相比,该方案采用模拟技术实现,降低了中继节点网络编码的复杂度;同时该方案将接收信号与本地信号相乘实现网络译码,译码算法比叠加运算的方案简单。理论分析表明该方案的分集增益与未经网络编码的中继系统相同;仿真结果表明,该方案与现有的网络编码中继协作方案性能相当。     

机会式网络编码的系统中断性能

该文在两用户通过一个中继节点的协作向基站传送数据的无线通信环境下,研究了基于网络编码的中继策略。与通常的用户到中继的信道是可靠的这一假设不同,该文假设所有的信道都存在衰落现象,比较了复制重传中继策略、确定性网络编码策略和机会式网络编码策略对系统中断概率的影响。仿真结果说明了机会式网络编码中继策略具有较好的性能。     

基于Turbo码的非理想中继协作性能研究

基于Turbo码的非理想中继信道协作方式是在加性高斯白噪声(AWGN)的环境下提出的一种协作通信方式。源节点将编码并调制后的信息分别传送给中继节点和目的节点,中继节点对接收到的码字进行译码、传送,目的节点接收2路不同的信号(一路是来自源节点未经过交织的信息比特和校验比特,另一路是来自中继信道经过交织后来的校验比特)并采用联合迭代的译码方式对其进行译码。仿真结果表明,同等条件下,基于Turbo码的非理想中继信道协作方式在纠错方面的性能远胜于点对点的Turbo码非协作方式。     

无线Adhoc网络中一种基于网络编码的协同MAC协议

协同通信中,中继节点通常用来转发源节点的数据分组.但是从中继节点的角度出发,帮助其它节点转发数据会降低其自身的性能,导致中继低效率问题的出现.针对此问题,该文基于网络编码设计了一种适用于无线Ad hoc网络的协同MAC协议.该协议将网络编码和协同机制相结合,在需要协同传输时,利用网络编码让中继节点在发送源节点数据的同时也发送自身的数据,利用网络编码来解决协同传输中中继低效率问题,进一步提升协同传输的性能.该文还在2维Markov退避模型的基础上,加入了网络编码和协同机制,对所提协议在多跳网络中进行了吞吐量性能分析,并探讨了网络节点数、多跳和信道质量对吞吐量性能的影响.仿真结果表明,相比一般的协同MAC协议,采用网络编码的协同MAC协议可以显著的改善系统性能,是解决协同传输中的中继低效率问题的有效手段.     

基于中继的协作频谱感知

频谱感知技术是认知无线电系统实现的前提和基础。由于无线衰落环境下单节点频谱感知结果可靠性不高,主要讨论协作频谱感知中的中继协作频谱感知技术。针对单个中继节点的协作频谱感知网络,分析了在AF协议下的频谱感知结果。导出了在瑞利衰落环境下中继节点参与协作感知的检测概率上限的闭合表达式,并进行了数值仿真。数值分析结果表明中继节点参与协作能够提高频谱感知性能。     

基于中继技术的LTE-A终端省电方案

利用LTE-A协议对中继技术的支持,提出将中继协议集成到移动终端内部,在充电状态下切换为中继节点,为附近其他移动终端提供信号中继服务,从而达到省电的目的。当附近多个移动终端切换为中继节点时,使用V-MIMO技术与基站连接以帮助其他移动终端提高信号质量和速率。     

双向中继信道中物理层网络编码的性能分析

针对双向中继信道,文章研究采用放大转发协议的物理层网络编码的性能.在考虑直传链路下,给出了3时隙网络编码的可达速率.在高信噪比条件下,推导了 3时隙物理层网络编码方案和2时隙物理层网络编码方案的中断概率近似表达式.通过仿真,验证了理论分析结果.同时,对3时隙物理层网络编码方案中继节点的功率分配因子进行了优化,在中继节点处于不同位置下分节点等功率和不同功率对不同方案进行了最大和速率的仿真,结果表明3时隙物理层网络编码可以利用网络的非对称性提高性能.     

基于联合迭代检测译码的多中继RA编码协作系统

为提高协作系统的性能,提出一种RA码多中继编码协作通信系统。首先,在系统的源和中继节点处采用RA编码,推导出与目的节点接收码字对应的多层Tanner图;然后,以多层Tanner图为基础,结合MAP算法给出一种联合迭代检测译码新算法译码,完成目的点的信号检测。理论分析和数值模拟表明,所提出的新方法能够充分实现多中继编码协作所具有的潜在分集和编码增益,随着内外迭代次数的增加,误比特率性能迅速提升,在相同条件下明显优于编码非协作系统。     

基于网络编码的系统中断性能分析

在无线通信中,信道的衰落会降低信号传输的可靠性,影响通信质量。协同分集技术作为一种对抗衰落的有效手段,能提高无线通信性能,已经得到了广泛的研究和应用。为了更有效地利用信道资源,本文提出了基于机会式网络编码的协同机制。在两个节点A和B与一个中继节点R相互协同向基站D发送数据的仿真场景下,研究非协同通信机制、传统协同通信机制和机会式网络编码的协同通信机制下的系统中断概率。理论分析和系统仿真表明,当节点A与B之间的链路以及节点A,B到中继R的链路存在衰落的情况下,机会式网络编码的协同策略具有较好的性能。      

基于节点机会角色转换的M2M上行通信策略

针对M2M(Machine-to-Machine,机器通信)网络,终端节点上行通信过程中多网关节点并存的场景,研究了该场景下的一个简化模型:一个终端节点为信源,两个网关节点竞争成为信宿,把接收到信源发送的数据转发至基站。利用角色转换思想,提出了基于本地信道状态信息的节点机会角色转换策略(ORT-L, Opportunistic Role Transition Protocol based on Local Channel State Information),并研究了该场景下协同网络的中断概率和能量效率性能。从蒙特卡罗仿真中,证明了ORT-L角色转换策略仅仅依靠本地信道状态信息的可行性,并在性能相比于传统协同通信网络在可靠性和能量效率上有很大改善。其理论分析值与仿真结果相吻合。     

Relay-based cooperative MAC protocol with rate adaptation

The existing wireless cooperative MAC protocols rarely consider the impact of channel condition and node energy consumption.To this issue,a new wireless cooperative MAC protocol was proposed,which used the random linear network coding,and introduced a mechanism of request relay frame to solve the hidden terminal problem.Specifically,the proposed method adaptively adjusted the node rate according to RSSI,and determined the relay node based on the requirements of cooperative transmission.The simulation results show that the network performance can be improved through deploying the proposed protocol.     

一种基于协作网络编码DF与AF的机会协作方案

在协作网络编码的解码转发方案的基础上,提出了基于协作网络编码DF与AF的机会协作通信方案,在这个方案中,用户根据与协作伙伴间的瞬时信道状态信息,决定如何处理接收到的协作伙伴的信息.若信道状态信息满足用户能够正确解码的要求,则采用协作网络编码DF方案,对接收到的信息与本地信息进行叠加发送给基站,否则采用AF方案,对接收到的信息进行放大,转发给基站.并研究得到了该方案的中断概率,通过仿真论证得到,该方案能够有效的降低系统的中断概率.     

基于节点选择的Turbo编码协同ARQ协议

文中给出了一种基于节点选择的Turbo编码协同ARQ(TC-ARQ)协议方案,并从理论上证明了采用基于节点选择的TC-ARQ协议相比传统的Turbo ARQ协议(T-ARQ)能获得更高的分集增益以及比非节点选择的协同ARQ协议更低的误帧率.仿真结果证实了该方案相对T-ARQ的优异性能,并仿真分析了节点数对节点选择性能增益的影响.     

多跳蜂窝网互连性研究

将Ad Hoc网络与蜂窝网融合首要解决的问题是Ad Hoc如何接入蜂窝网,多数方案使用的是移动IP。提出了一种基于扩展Ad Hoc路由协议的多跳转发网络方案。Ad Hoc多种路由协议中可以实现Ad Hoc网络与蜂窝网互连的只有DSDV,但在移动场景中的低性能限制了它的发展。AODV是Ad Hoc路由协议中最有前途的协议,但它并不支持Ad Hoc节点接入基站的路由搜索。研究对AODV协议进行改进,以使它能支持移动节点到固定基站以及有线网络的寻路。     

一种用于AdHoc网络的协同MAC协议

基于IEEE802．11 DCF模型,利用协同分集技术,提出了一种适用于AdHoc网络的协同MAC协议。此协议在目的节点实时选择传输模式和协同节点,可有效减小节点移动和信道变化对网络性能产生的影响。同时,利用分集技术,对源节点和协同节点的数据信号进行最大比合并（MRC）,可有效提高系统的可靠性。仿真结果表明,在文中的仿真条件下,和传统IEEE802．11DCF协议相比,该协议在系统分组递交率和延迟性能上分别提高了20％和50％。     

BeamStar: An Edge-Based Approach to Routing in Wireless Sensor Networks

Current expectations on sensor node in terms of size, cost, and energy efficiency have led to a severely limited design space on hardware and software. In this paper, we explore capabilities at the network edge for sensor networks, aiming to reduce the hardware and software complexity of a sensor node without sacrificing network performance. We present a novel edge-based routing protocol, nicknamed BeamStar, for wireless sensor networks. Under BeamStar, the base station exploits some nice properties associated with directional antenna and power control at the base station. We devise a simple protocol so that each sensor node can determine its location information passively with minimum control overhead. We also show how to design a robust routing protocol based on the location information at each sensor node. Under the proposed protocol, sensor nodes are relieved of the activities (or burdens) that are associated with control and routing, thus enabling much simpler hardware and software implementation at sensor nodes. Simulation results demonstrate that BeamStar achieves high reliability at comparable energy consumptions as compared with prior work. It is a viable approach to pursue size and cost reduction for future sensor node design.     

Exact Outage Probability of Two-Way Decode-and-Forward Scheme with Opportunistic Relay Selection Under Physical Layer Security

The combination of cooperative communication and physical layer security is an effective approach to overcome the disadvantages of the fading environment as well as to increase the security capacity of the wireless network. In this paper, we propose a two-way decode-and-forward scheme with a relay selection method. In the proposed protocol, two source nodes communicate with each other with the help of intermediate relays under the eavesdropping of another wireless node, called the eavesdropper node. The best relay, which is chosen by the max–min strategy, uses digital network coding to enhance secure communication and spectrum use efficiency. The system performance is analyzed and evaluated in terms of the exact closed-form outage probability over Rayleigh fading channels. The Monte-Carlo simulation results are presented to verify the theoretical analysis. Finally, the proposed protocol is compared with the two-way protocol, which does not use digital network coding.