协作通信系统中能效优化的中继分配算法

在协作通信系统中,中继节点的合理分配对于系统性能提升具有重要的意义。然而,现有的方法往往只从系统容量最大化或者功率最小化单方面研究中继节点分配,缺乏对两者的综合考虑以致最终的中继分配结果不是最优。通过对基于能效(容量/发送功率)的中继分配进行研究,提出一种能效最大化为目标的中继分配算法(EERAA)。该算法首先优化各协作链路能效,然后通过最大权重匹配方法为各源移动终端进行中继节点的分配,从而有效地提高系统能效。经仿真验证,该算法跟现有的算法相比,能得到更高的系统能效。     

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.     

多中继OFDM系统选择性子载波中继和功率分配算法

对于多中继OFDM放大转发协作通信系统,在各个中继节点功率独立受限的条件下,中继节点转发子载波的数目较多时,每个子载波所能分配到的功率较少,而将此中继节点转发的部分子载波转由空闲的中继节点转发,可以获得更大的功率增益。为此,本文提出了一种改进算法。在中继节点距离源节点较近时,充分利用空闲中继节点的功率,提高系统容量,在中继节点距离源节点较远时,削减中继节点数目,降低系统复杂度。仿真结果表明,本文算法在中继节点距离源节点较近时获得了更大的系统容量,在中继节点距离源节点较远时,保持系统容量基本不变,降低系统复杂度,易于实现。     

多协作中继多接收天线下的解码中继传输的功率分配

提出协作通信中多协作中继和多接收天线的分析模型．采用一种理论近似的方法来分析源节点和中继节点之间的功率分配,并将对数运算转换成线性运算,从而简化了问题的复杂度．通过理论分析与仿真可知,当系统模型确定以后,功率分配系数存在最优值,由此得出最优功率分配系数和协作增益与信噪比的关系．理论分析和仿真验证表明,所提的近似算法可以有效地运用于基于多协作中继传输的协作通信．     

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.     

最小能量消耗的协作式MIMO功率分配算法

对解码转发协作式MIMO系统中的功率分配问题进行了研究.分析了系统误比特率和能量增益特性,在此基础上提出了一种基于黄金分割迭代的功率优化分配算法和2种简化的分配算法,在满足一定误比特率要求的条件下,使源节点和中继节点总的发射功率最小.考虑准静态平坦衰落信道,根据瞬时信道状态信息进行功率分配.理论分析与仿真结果表明,基于黄金分割迭代的功率优化分配算法可以以较少的迭代次数得到较高精度的最优解,而2种简化功率分配算法均可以获得与基于黄金分割迭代的功率分配算法相近的系统能量增益,并且计算的复杂度大大降低.     

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。     

协同无线网络中基于能量价格的信道与功率分配联合优化

针对协同无线网络中多终端协作通信的信道分配和功率优化问题,在源节点和目的节点之间实现了基于多种传输方式(直接传输、复用传输和中继传输)的并行数据传输,并通过将终端节点建模为能量卖家,提出了基于能量价格的信道分配与功率控制联合的优化方案. 仿真结果表明,并行传输方式下采用新方案所消耗的系统能耗成本和所获得的网络生存时间明显优于单一传输方式. 此外,通过引入能量价格激励机制,证明了在相同并行传输方式下最优速率分配比平均速率分配在系统性能上有显著改善.     

前向放大协作中继系统中的优化功率分配

对于无线通信系统中的单天线节点来说,协作中继技术能有效地提高通信性能。研究了瑞利衰落信道下两跳放大前传协作中继系统的最优化功率分配问题。推导了高信噪比条件下的协作中继系统的中断概率的理论公式,适用于研究不同信道条件的功率优化分配;证明了高信噪比时基于符号错误率和中断概率最小化的最优化功率分配问题是等效的,为相关结论的推广应用提供了理论依据。仿真表明高信噪比条件下,基于推导的中断概率理论公式来实现最优化功率分配是可靠有效的。     

Optimal power allocation for a video layered multicasting relay strategy in cellular system

Within a cell of cellular system,cooperative relay technique can improve the performance of multicast efficiently,but it can cause the stream frequent interruptions because of the mobility of relay terminals.A video layered cooperative relay strategy is proposed to guarantee the continuity of multicast stream and retain high-bandwidth of the cooperative relay channel.Based on the capacity analysis for layered relay channel in the strategy,the optimal power allocation is studied to maximize capacity.After analyzing and optimizing the capacity in abstract models,the study is extended to a non-fading and a Gaussian wireless channel model to satisfy the scenario of cellular system.Giving the relay nodes position or distribution of noise power,the obtained results can determine the optimal power allocation among the transmitter and relay nodes.At last,the simulation results show that the strategy and its optimal power allocation have a significant improvement on the performance.     

DF-UAV中继广播通信系统航迹优化方法

无人机中继通信系统可以为用户提供高质量服务和多种业务辅助,而无人机航迹优化是无人机中继通信系统面临的关键技术问题之一。针对译码转发协议下的无人机中继广播通信系统,研究其航迹优化方法以提高系统链路传输性能。首先,建立了无人机中继通信系统模型,分析给出单用户链路中断概率和系统平均中断概率计算公式,在此基础上提出基于最大用户中断概率最小化准则的中继无人机航迹优化方法,并理论推导出系统的遍历容量精确数学表达式;接着通过计算机仿真分析验证了服务区域半径、最大转弯角、路径损耗因子、发射功率等系统特征参数对中继无人机最优航迹、系统中断性能和系统容量性能的影响,同时对比了相同的优化准则下两种中继转发协议的系统中断性能和容量性能。仿真实验表明,与放大转发协议相比,译码转发协议下的中断性能和容量性能均有明显提升,从而验证了所提航迹优化准则的有效性。     

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.     

Relay incentive in cooperative communication by exploiting link imbalance

A relay incentive mechanism based on link imbalance(LIABLE) is proposed for the cooperative downlink communication system. In order to encourage nodes to participate in cooperation, the communication resource is offered as a reward to the relay node that participates in data cooperation. Unlike traditional bottleneck elimination methods in multi-hop end-to-end communication, the LIABLE attempts to make use of the bottleneck caused by link imbalance. Moreover, the location and size of the bottleneck can be controlled on demand by adjusting the relay's transmit power, so that the difference of data rates between two hops can be afforded to the relay as a reward. Simulation results show that the proposed scheme can provide appropriate compensation to the relay node on premise that the destination's transmission performance is guaranteed. In addition, enhancement of the system spectral efficiency and the relay node's energy efficiency can be realized.     

基于节点选择和功率分配算法的自适应调制协作通信系统

协作通信技术可以通过利用空间分集来改善系统的性能,特别是当信源节点已经知道信道信息时,可以获得相对于非自适应系统非常大的增益。提出一种基于自适应调制的协作通信方案,此方案结合了空时编码、功率分配和中继选择技术,在满足一定的误码率要求下可以提高系统吞吐量。通过与其它自适应、非自适应方案性能的比较,表明所提出的方案可以在很好地满足误码率要求的前提下,具有非常好的吞吐量性能。     

基于博弈论的协作中继策略

针对无线网络中协作节点公平、高效的资源分配,提出一种基于博弈论的协作中继策略.设置节点的中继策略为其中继码元数和相应的中继功率,建立中继策略选择的联合博弈(JSPAG)模型.为求解JSPAG的双赢纳什议价解(NBS)策略并降低其运算复杂度,将JSPAG依次分解为码元分配博弈(SAG)和功率分配博弈(PAG).应用凸优化理论,分别证明SAG和PAG具有惟一的纳什议价解;使用低复杂度的策略搜索算法求得SAG和PAG的惟一NBS解.仿真实验表明:与直接传输策略相比,所提出的NBS策略能使协作节点获得公平的数据传输速率增益;与最大化系统速率策略(即不考虑用户间的公平性)相比,NBS策略能在获取节点间公平性的同时减小系统资源利用效率上的损失.