n-out-of-K融合规则下增量式协作感知算法

该算法把协作中继分为前N个与后K?N个两部分,首先在前N个中继中感知,若不多于mL个中继检测到主用户或不少于mH个中继检测到主用户,则全局判定为存在或不存在频谱空洞;否则继续在后K?N个中继中感知,只有当前后两次感知不少于n个中继检测到主用户时则才全局判定不存在频谱空洞。在满足虚警概率与检测概率的前提下,构建最小化时隙消耗的目标函数,优化参数mL、mH与N。模拟表明,通过合理设置这些参数,在保证感知性能的前提下,所提增量协作算法的平均时隙消耗明显低于传统协作感知。     

基于最佳中继选择的协作频谱感知方案研究

 本文提出了一种基于最佳中继的多用户协作频谱感知方案,通过认知无线电网络中多用户间的相互协作,可以获得明显的空间分集增益,从而改善认知用户的检测性能．针对所提出的多用户协作感知方案,在瑞利衰落环境下分析了相应的系统检测概率,同时也理论推导了传统非协作方案的感知性能．根据检测概率的解析式,对非协作方案和多用户协作方案,进行了相应的数值实验和性能比较．与非协作感知方案相比,多用户协作方案能够显著提高主用户的检测概率．此外,随着候选中继用户数目增加,多用户协作方案对主用户检测概率的改善量越加明显．     

基于定向天线的多中继DF协作通信系统性能分析

为提高多中继协作通信系统可靠性,将定向天线和多中继协作通信系统相结合,提出基于定向天线的解码转发最佳中继选择协作策略.首先理论推导出定向发送一定向接收模式下通信系统中断概率闭合表达式,并推导出定向发送一全向接收、全向发送一全向接收模式下的系统中断概率计算式.然后对3种模式下,协作通信系统中断概率和信噪比、中继节点数、天线增益、信道衰落系数以及信道容量之间的关系进行了数值仿真分析.理论分析和仿真结果表明,采用定向天线的协作通信系统可以有效降低协作通信系统中断概率,提高频谱利用率,并且存在最佳中继节点和最优功率分配系数使得中断概率进一步下降.     

优化的最佳中继协作频谱感知

在基于中继的协作频谱感知中,尽管通过引入认知中继可有效提高协作频谱感知性能,然而认知中继的引入也会带来额外的系统开销及复杂度增加问题。为了节约系统开销,本文在前期取得研究成果的基础上,进一步提出了一种基于删余的最佳中继协作频谱感知方案,只有当次用户检测到主用户信号且目标次用户的报告信道衰落严重时,才申请认知中继的协作传输,同时目标次用户将其检测到的感知信息发送到认知中继;最后,分别从检测性能和次系统可获得的容量角度对所提方案下的协作频谱感知性能进行了理论分析。分析和仿真结果表明,所提方案可以有效提高检测性能,当确保主用户受到足够保护的前提下,利用所提方案可以获得更高的次系统容量。      

基于中继协作的认知无线电性能研究

频谱感知是认知无线电技术的关键。协作频谱感知能够充分利用网络资源,提高网络中认知用户的检测概率,降低认知用户的虚警概率。基于两个认知用户之间的中继协作,研究了协作频谱感知的感知性能与吞吐量的折衷。仿真结果表明：中继协作的频谱感知方法能够使得在充分保证对授权用户不造成干扰即检测概率一定时,能够有效地降低认知用户感知授权用户的虚警概率,缩短＂弱＂认知用户获得最大吞吐量的最优感知时间,提高其最大吞吐量,并提高认知系统的最大吞吐量。     

Equation Chapter 1 Section 1基于中继的协作频谱感知性能分析及优化

提出了一种基于目标的中继协作频谱感知方案,证明了SU到SR链路上的信道条件对系统性能有较大的影响;鉴于此,提出了一种优化的最佳中继协作频谱感知(optimized BRCSS)方案,通过联合考虑目标SU到SR链路上的信道条件和 SR 到 FC 链路上的信道条件选择最佳认知中继;最后,从更实际的应用场景考虑,为了节约系统开销,进一步提出了一种自适应的最佳中继协作频谱感知方案（A-BRCSS）,即 SU 根据其信道条件,自适应地选择是否需要认知中继的协作传输。分析和仿真结果均表明,相比传统最佳中继协作频谱感知方案, Optimized BRCSS方案可以实现更高的感知性能;所提A-BRCSS方案可以实现几乎最佳的感知性能。     

用于机会中继的一种最佳中继选择算法

通过使用具有最佳瞬时信道质量的单个中继进行协作分集,机会中继可以获得与更为复杂的空时编码协作通信相同的分集增益。但是,随着可选择中继节点数的增加,最佳中继选择的失败概率会明显上升。文章提出了一种新的实用最佳中继选择算法,要求源站向最佳中继发送选择确认消息,竞争中继则在冲突发生后进行退避。仿真结果表明,采用新算法可以将选择失败的概率降低2～3个数量级,而增加的开销尚不到2％。     

多接入中继信道中的单中继选择

研究表明,协作中继选择能提高无线中继网络的鲁棒性和能效。文中研究一个多接入中继信道,包含2个信源,N个中继和1个信宿。中继节点为半双工,对两个信源的信号采用非再生的网络编码。考虑直接链路,基于最佳最差信道、最佳信噪比和最佳调和平均选择,提出新的选择策略。仿真结果表明其在性能上优于原有策略。     

基于跨层机制的最佳协作中继选择及其系统实现

为了获得最佳的协作中继用户,通过推导协作中继传输系统的误符号率,提出了基于放大重传和解码重传下最佳协作中继的选择准则,并结合跨层协作的思想给出了基于MAC层来实现最佳协作中继选择的分布式协议.与此同时,提出了协作分集系统的物理层传输方案,分析了瑞利衰落信道环境下所提方案的系统性能,得到了系统误比特率的闭式解.此外,针对协作中继选择准则和协作分集传输方案的误码性能进行了系统仿真和性能比较,结果表明,所提出的协作中继选择准则明显优于传统中继选择准则,且协作传输方案可以获得明显的分集增益,系统平均误比特率显著下降.     

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。     

最优认知用户配对与协作感知算法研究

针对协作算法频谱感知和时隙消耗方面的不足,提出一种最优用户配对与协作感知算法。采用接收信噪比最优的认知用户为感知用户且以接收信噪比次优的认知用户为其中继的配对准则,获得最佳频谱感知性能。通过优化设置协作门限,选择性地采用非协作或协作模式,获得更低的时隙消耗。同时,推导了在瑞利平坦衰落环境下该算法的频谱检测概率下界与时隙消耗。数值计算结果表明,与原有算法相比,该算法不仅检测概率更高且时隙消耗更低。     

Cooperative spectrum sensing using amplify-and-forward relaying with partial relay selection in cognitive radio networks

Cooperative spectrum sensing has been shown to be an effective approach to improve the detection performance by exploiting the spatial diversity among multiple cognitive nodes. By using the amplify-and-forward relaying with partial relay selection, this paper proposes a novel cooperative spectrum sensing scheme, which provides higher detection performance and is interesting in distributed cognitive radio networks. In the proposed sensing scheme, the “best” cognitive relay by means of partial relay selection technique amplifies and forwards the signals transmitted from the primary user (PU) to the cognitive user (CU). Then the CU detects PU’s states (i.e., presence or absence) via an energy detector. Moreover, the average missed-detection probability of proposed sensing scheme is studied over Nakagami-m fading channels, where m is a positive integer. In particular, the tight closed-form lower bounds of the average missed-detection probability are presented for the convenience of performance evaluation in practice. Finally, numerical results are provided to validate the derived closed-form lower bounds and the influence of the number of cognitive relays on the detection performance is also discussed.     

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。     

Nth best relay selection with network coding in two‐way relay systems

In this paper, we propose an Nth best relay selection (Nth‐RS) scheme for analog network coding in two‐way relay systems. In traditional two‐way single‐relay selection schemes, only the best one is selected to forward network‐coded signals. However, in practical applications, the best relay may be unavailable because of the scheduling or overload constraints. In this case, we investigate a more general scheme, where the Nth best but available relay is selected. To evaluate the transmission of reliability, the expression of outage probability in exponential–integral form and its asymptotic expression in closed form are presented. Moreover, the upper bound and lower bound of outage probability are also derived. The analysis reveals that the diversity order of Nth‐RS equals to (M ? N + 1), where M is the number of relay nodes, and the results are verified by simulations. In order to improve system performance, transmit power between sources and relay is optimally allocated to minimize the upper bound of outage probability under total power constraint. Simulation results show that Nth‐RS scheme with proposed power allocation can achieve substantial improvement over equal power allocation scheme. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

全双工协作多播业务在NOMA系统中的应用和性能

研究了多播业务在协作非正交多址接入（non-orthogonal multiple access,NOMA）系统中的应用及其性能。在一个单播和多播混合业务的场景中,多播用户组中选择某个信道状态最好的用户作为中继进行解码转发单播用户的信号,并在中继用户支持全双工的模式下,分析和推导了单播用户的中断概率和平均可达速率的闭式表达式。蒙特卡洛仿真结果和理论推导高度一致,表明提出的协作多播应用可以极大改善单播用户的中断性能,且多播用户的容量性能在中继发射功率不是很高的情况下不会受到影响。