瑞利双向中继信道的功率分配及中继位置选择

针对瑞利双向中继信道,首先研究了满足总功率受限条件下使双向通信中断概率最小化的功率分配问题;然后推导出了最优功率分配的闭式解,指出最优功率分配方案总是将一半总功率分配给中继节点;最后研究了最佳中继节点位置选择问题,指出最佳中继节点位置位于2个用户之间连线的中点.结果表明,采用最优功率分配的双向中继传输相对于2个用户之间的直接传输,可以获得更低的中断概率.     

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.     

协作多跳水声网络能量最小路径研究

研究在给定接收信噪比条件下协作多跳水声网络能量最小路径问题.考虑一个二维协作多跳网络模型,源节点和目的节点通过任意分布的中继节点及其附近的协作节点进行数据通信.建立了该网络的能量模型,并通过最优频率-距离关系的近似表达简化能量模型;在此基础上分析了可变发送功率模式下的能量最小路径,对节点间距和协作节点数量进行联合优化,从理论上证明了当各中继节点选取相同数量的协作节点,且中继节点按直线等距路径分布时网络总能耗最小,并给出了直线等距网络最优节点间距和最优协作节点数量的求解方法.仿真结果验证了该理论的正确性.     

OFDM双向中继网络中基于网络编码的资源分配策略

对基于物理层网络编码的正交频分复用(OFDM)双向中继系统中的无线资源分配问题进行了研究,在总功率和用户对速率受限条件下,给出了一种复杂度较低,以最大化系统容量为目标的资源分配策略. 利用凸优化技术对子载波内的用户终端和中继节点的功率分配问题进行分析,得到用户终端和中继节点的功率闭合关系表达式. 基于该结果,将原优化问题中的三维变量搜索降低为一维变量搜索,较大地降低了算法的复杂度. 仿真结果表明,在多种典型场景中,所提方案较传统随机调度分配方案有较大的性能提升,且逼近最优分配方案的性能.     

基于AF中继的OFDM认知系统的 功率分配和子载波配对算法

建立基于放大转发(AF)中继的正交频分复用（OFDM）的认知无线电系统模型,并推导出该系统中在对从用户的源节点和中继节点的总功率限制和对主用户的干扰限制条件下的联合最优功率分配和子载波配对算法.采用拉格朗日对偶分解法和次梯度法推导出最优功率分配算法,并将基于Hopcroft-Karp算法的子载波配对方法融合到功率分配的过程中,得到联合最优算法.根据系统总功率和干扰限制的特点,提出一种低复杂度的次优功率预分配算法.分别对最优功率分配算法和次优功率分配算法、Hopcroft-Karp子载波配对算法和源节点、中继节点采用相同子载波传输的固定子载波配对算法进行仿真比较.结果表明：采用功率分配和子载波配对的联合优化技术能够大大提高系统的频谱效率,具有一定的可行性.     

基于网络编码的中继方案及其最优功率分配

提出了一种基于网络编码的无线中继方案,并通过研究该方案下系统的中断概率,给出了最优功率分配的策略.根据MPSK调制的相位特性,在中继节点和基站直接以调制后的符号进行编码和译码,利用对系统中断概率的分析,推出了高信噪比下中断概率的上界,通过分析最小化中断概率的上界,得出最优功率分配的策略.仿真结果表明,本文方案性能要优于...     

协同通信系统中基于系统容量的功率分配研究

对放大转发协同中继系统进行了容量分析,综合考虑源节点与中继节点以及各中继节点之间不同功率分配对系统容量的影响．基于中继信道强度的瓶颈效应,提出了一种使系统容量最大的优化功率分配方案,并得到了源节点功率Ps、中继节点总功率Pr、各个中继节点功率Pi的闭合表达式．仿真结果表明,相比传统的等功率分配,该方案使系统容量显著提高,特别是当信道信噪比较低时,提高比例超过90％;又因其复杂度低,该算法有很强的实用性．     

综合上下行链路的无线能量收集协作网络资源分配

为了提高和平衡时分双工系统上下行链路之间的能效，在无线能量收集(EH)协作网络中开展节能资源分配算法研究.建立考虑无线能量收集、频谱共享、系统功率受限的协作网络模型；基于所建模型，形成综合上下行链路、功率约束、带宽约束和上下行速率匹配的优化问题，分别优化系统的绿色能效和传统能效.对优化问题进行数学分析，得到资源分配的最优解，即源节点、中继节点和目的节点的最优发射功率，上下行链路最优的带宽分配，能量收集节点最优的功率分割以及最优的系统能效；归纳得到分别基于系统绿色能效最大化和基于系统能效最大化的资源分配算法.对所建模型与所得资源分配算法开展蒙特卡洛仿真分析，将所得算法与文献算法进行对比.仿真结果表明，通过综合优化系统上下行链路的资源分配，所得算法有效提升了绿色能效和传统能效.     

基于信息中继节点的能量和信息同传模型及协议

建立基于自身节点作为中继的信息和能量同时传输模型,中继节点既可以发送自身采集的信息到源节点,又可作为中继节点帮助源节点与目的节点进行能量和信息的传输。采用能量分割(Power Splitting, PS)协议,中继对信号采用解码转发方案,运用非线性规划算法对该模型和协议进行优化并得到最优解。仿真结果表明,该最优解可使模型的吞吐量最大,靠近目节点位置为最优中继节点位置。     

水声传感网中节省能量的寻路机制

提出了水声传感网中能量有效的路由方案.结合水声信道的特点对水下传感网中的能耗因素进行分析,得出给定源宿节点之间的距离时路径消耗总能量与中继节点数的关系.对定向扩散协议进行改进,在初始化阶段根据汇聚节点和邻居节点的地理信息,求出源节点到目的节点的理想的最优能量路径.仿真结果证明,该方案能减少洪泛, 只需选择1条较优路径, 有效地节省了能量.     

协作通信网络中基于Lagrange算法的中继选择和功率优化方案

协作通信技术可以有效获取空间分集,并进一步改善系统的性能。为最小化多中继解码转发(decode-and-forward,DF)协作通信系统的总功率,同时满足系统要求的数据传输速率,提出了一种基于Lagrange算法的中继选择和功率分配的联合优化方案。首先根据信源与中继的瞬时信道状态信息(channel state information, CSI)使信源的发送功率最小化,然后选择出最大的可解码中继集合,再利用Lagrange算法对中继功率进行优化,根据得到的信源和中继的功率分配,选择出最佳中继集合,达到最小化系统总功率的目的。仿真结果表明,相对于直传方案和机会中继(opportunistic relay selection, ORS)方案,本研究中总功率消耗明显减少。     

多协作中继系统的最优功率分配

提出了协作通信中多协作中继和多接收天线的功率分配的分析模型,采用了矩阵的奇异值分解的方法来分析系统的信道矩阵,得到了一种在功率一定的条件下使信道容量达到最大的最优功率分配方案(OPA),并得出了最优功率分配系数的封闭表达式,并与平均功率分配(EPA)做了比较,得出在相同条件下OPA(optimal power allocation)比EPA(equal power allocation) 的性能好。     

无线再生中继网络的功率优化分配

针对中继传输中系统性能与发送端和中继器发射功率均有关的问题,提出了一种在总功率一定的条件下,以误码率最小为准则,优化分配发送端和中继器发射功率的方法.对于两跳中继（无分集）和合作分集两种再生中继网络,以大信噪比时的误码率上界表达式为目标函数,通过Lagrange乘数法求得发送端和中继器功率优化分配的数值解.仿真结果表明,与发送端和中继器均匀分配功率相比,经功率优化分配后的中继网络,在误码率下降的同时,中断概率和信道容量的性能也得到提升.     

非对称双向中继信道中断概率分析与功率分配策略

为改善非对称瑞利衰落信道下双向放大转发中继系统的中断性能,提出一种新的最小化中断概率的功率分配方案.引入非对称因子,通过理论分析给出传统三节点网络结构中4种非对称双向中继信道下系统中断概率的闭合表达式,并通过仿真比较发现下行信道非对称系统中断性能最差.针对下行信道非对称系统,利用基于信道状态信息的用户节点功率分配方案来最小化中断概率,该方案中功率分配值为与非对称因子有关的分段函数,节点能根据信道状态的变化自适应调整发射功率.仿真实验结果表明:提出的功率分配方案可以改善下行非对称双向中继系统的中断性能,与等功率分配方案相比,非对称因子越小,改善效果越好.     

中继网络中基于有限反馈的自适应多播资源分配

提出了多播中继网络中基于有限反馈的自适应子载波和功率分配策略.根据新的反馈算法和传输协议确定每个多播组的传输模式;又提出“公平子载波分配”策略,达到了公平性和服务质量的折中,最后根据新的“协作功率迭代(CFI)”策略完成了有效的功率分配,该CFI策略先利用注水定理确定每个子载波的目标速率,然后通过一个功率迭代过程实现了功率最佳化.仿真结果显示新的多播策略大大降低了上行反馈开销且所需功率和多播业务中断概率远远小于直传策略.     

时变协作通信系统中的联合码设计与功率分配

针对协作通信网络中的信道时变特性,以系统错误概率为准则,设计了一种新的系统方案．根据编码函数,对不同信道上的发送信号选择具有最佳汉明距离的纠错码进行保护,使系统错误概率最小．在此基础上,采用时变功率分配算法对信源节点和中继节点的发送功率进行优化分配．理论分析及仿真结果表明,该方案可使帧错误性能改善07 dB．     

基于动态帧结构的多跳中继链路的资源分配

在基于TDMA传输方式的多跳再生中继链路中,通过引入动态的帧结构设计使该链路上的每一跳传输所占用的时间可以进行调整。提出了在这种帧结构下多跳再生中继链路的资源分配算法,目的是在保证用户QoS需求的前提下使整个链路总的发射功率达到最小。仿真结果表明,相对于采用固定帧结构的资源分配算法,该算法能够降低总发射功率,同时能够降低用户不满意的概率。