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.     

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.     

MIMO协作传输系统的中继选择及中断概率分析

为实现多输入多输出(MIMO)再生中继网络中源节点和目的节点之间的协作传输,提出了一种中继选择算法. 被选中的中继节点的两跳链路等效功率增益的最小值在所有备选中继节点中最大. 针对该选择策略,采用一种理论近似的方法分析了其中断概率. 基于这种协作策略还给出了在总功率受限的条件下,源节点和中继节点之间的功率分配方法. 理论分析和仿真结果表明,该选择算法可显著降低系统中断概率. 同时,分布式的选择算法在系统性能和复杂度之间取得了较好的平衡,是可使用的中继选择策略.     

认知网络中继位置和功率分配的研究

针对多组多播的认知无线电网络,提出了一种基于组间协作的多播组配对信息传输机制.在满足干扰约束和峰值功率约束的情况下,通过分析瑞丽衰落环境下放大转发(AF)和译码转发(DF)协作单中继系统的性能,将系统总速率作为优化目标,研究了该传输机制下中继位置和主用户位置对于系统的最优功率分配和系统吞吐量的影响.仿真结果表明:中继位置和主用户的位置对于系统性能起着关键的作用,最优功率分配方案取得相对于等功率分配方案更优的性能,采用最优功率分配时,不管是AF还是DF,当中继位于基站和目的节点连线的中点且靠近认知用户时,系统性能最优.     

能量采集衬底式认知协作中继网络安全中断概率分析

能量受限协作中继网络频谱利用率低,生存周期短,无线信道开放性所带来的物理层安全受到威胁,对此,将功率信标辅助射频能量采集技术、认知无线电技术和协作中继网络相结合,构建了一种新的中继节点分散布置的能量收集2跳认知协作中继网络;引入单窃听节点对第2跳传输进行窃听,并结合主动和被动窃听方式提出了最优中继选择和次优中继选择方式,推导了2种中继选择方式下次网络安全中断概率闭合式.数值计算和仿真结果表明,主接收节点和中继数目、中继和窃听节点位置设置、能量采集比例、能量转换效率以及信道容量和安全容量阈值都会对次网络安全中断性能产生显著影响.最优中继选择方式下的次网络安全中断性能明显优于次优中继选择方式.功率信标信号功率或干扰约束的增大使得次网络安全中断概率降低,并趋于饱和.     

无人机中继广播通信系统航迹优化方法

为了提高固定翼无人机中继广播通信系统链路传输的连通性,提出中继无人机航迹优化方法．首先分析了无人机中继广播通信系统单用户节点的中断概率近似计算公式,并以此为基础推导出了服务区域内所有用户节点平均中断概率的近似计算公式; 然后基于服务区域内用户节点平均中断概率最小化准则提出了中继无人机的航迹优化方法,并进一步给出了最优航迹下单个用户节点的精确中断概率计算公式;最后通过计算机仿真验证了所提出方法的有效性．     

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...     

中继网络Max-Min和Min-Max公平性的功率分配

研究了无线非再生中继网络中基于多用户QoS保证的功率分配策略。由于每个用户的信道状态不同,采用传统的平均功率分配策略并非最优,为了满足用户的QoS要求,首先建立了在总功率受限条件下最小化最大用户中断概率的功率分配方案。然后在中断概率和总功率受限条件下,建立了最大化最小用户速率的功率分配方案。上述功率分配问题可转化为GP(Geometric Programming)问题进行求解,仿真结果表明,所提功率分配策略能有效地满足用户间的QoS要求。     

基于功率成本的中继系统最优功率分配

为了降低移动通信网络的功率成本,依据不同的供电方式所确定的不同功率价格,提出了以功率成本为约束条件,以最小中断概率为优化目标的中继系统最优功率分配方法. 主要采用拉格朗日乘子法求解功率分配结果. 仿真结果表明,当各节点功率价格不同时,基于功率成本的最优功率分配与不考虑功率价格的最优功率分配相比,在中断概率相同的条件下,功率成本较小;当各节点的功率价格相差较大时,对比效果更加明显.     

中继网络Max-Min和Min-Max公平性的功率分配

为了满足用户的公平性要求,研究了无线非再生中继网络中,基于多用户服务质量(QoS)保证的功率分配策略.首先在总功率受限条件下,提出了最小化最大( min-max)用户中断概率的功率分配方案;然后在中断概率和总功率受限条件下,提出了最大化最小(max-min )用户速率的功率分配方案.上述功率分配问题可转化为几何优化(GP)问题进行求解.仿真结果表明,所提功率分配策略能有效满足用户间的QoS要求.     

基于HDAF系统的最优中继集合优化选择策略

针对混合译码放大转发协作通信最优中继集合选择困难的问题,提出了基于信道统计特性顺序排列的中继选择算法.首先,在各节点等功率分配下分析了各中继信道统计特性的参数运算,得到了使系统中断概率最小的中继集合,很大程度降低了运算复杂度.仿真表明,在相同情况下,与传统中继选择算法相比,这种算法平均中断概率更低.其次,对参与通信各节点的功率重新分配,系统性能得到了进一步提升.     

过时信道状态下机会双向中继选择算法

提出了一种针对过时信道状态下机会双向中继系统的第N最优中继选择算法. 分析了该算法在过时信道状态下的中断率性能,即通过中继选择时刻信噪比的概率密度函数和以它为条件的数据传输时刻信噪比的条件概率密度函数,确定数据传输时刻信噪比的概率密度函数,给出系统中断率下界的闭式表达及其在高信噪比下的近似值. 仿真结果表明,新算法的中断率理论结果同蒙特卡罗仿真结果相重合,且在高信噪比下,其近似表达结果能很好地逼近理论结果.     

Nakagami-m信道下DAF选择中继的中断性能分析

为了解决协作通信系统中选择中继算法中断性能分析复杂的问题,提出了一种新的中断分析方法.基于功率受限协作通信系统,考虑Nakagami-m独立同分布信道下一种带有直通链路的选择中继模型,在该模型下推导了中断概率表达式,分析了系统的中断性能,经仿真验证了理论分析的准确性.探讨了优化功率分配,给出特定中继数情况下的功率分配系数.分析结果表明,在该模型下的中断性能与已有模型相比均有所提高.     

MIMO中继正交STBC性能及最优功率分配

理论分析了多入多出（MIMO）中继网络正交空时块码（OSTBC）在衰落信道下的性能,推导出2个独立非同分布的卡方随机变量调和平均值（harmonic mean）统计特性的闭式表达式,在此基础上得出了OSTBC在多天线中继网络中的中断概率和符号错误概率的闭式表达式,通过仿真验证了理论分析的正确性;进一步采用拉格朗日乘子方法得出最优功率分配策略. 研究表明,多天线中继网络采用OSTBC可获得满分集增益,提出的最优功率分配策略可进一步优化系统性能.     

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.