AF-MIMO系统机会中继选择算法

在没有直传链路的AF-MIMO协作通信系统中,针对节点发送功率和转发功率未知情况下的最佳中继选择问题,提出了一种机会中继选择算法。该算法通过理论分析和数学推导,分别研究了协作中继数目和系统各部分的功率分配对信道容量的影响,并依据瞬时信道信息推导出简易判别式,利用最大-最小化准则选择出最佳中继,在没有增大算法复杂度的同时提升了系统信道容量。仿真结果表明,该算法选择出的最佳中继在信道容量性能方面较已有算法有一定提高,验证了所提选择算法的有效性。     

基于DF中继的认知OFDM协作系统的资源分配算法

针对多中继认知OFDM协作系统的中继和功率分配采用的拉格朗日对偶分解法虽然具有较好的性能,但计算复杂度较高这一问题,提出了一种低复杂度的资源分配算法。该算法放宽了中继选择因子的整数约束条件,综合考虑认知用户各子载波的信道条件和对主用户的干扰进行中继选择。根据系统总功率和干扰约束的特点,提出一种次优功率分配算法对功率进行分步求解,在保证系统容量有所增加的基础上降低了算法的计算复杂度。仿真结果表明:本文提出的算法不仅保证了认知用户对主用户产生的干扰在临界值以内,而且使认知用户的系统容量得到了较大的提升,具有一定的可行性。     

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.     

基于MIMO-OFDM协作系统的中继混合选择合并算法

提出了一种基于MIMO-OFDM协作系统的多中继混合选择合并算法。算法原理主要是采用地理位置信息得到一个性能最优的AF（放大转发中继）中继节点,根据瞬时信噪比门限值或相对最小BER门限值选择符合要求的多个DF（译码转发中继）中继,所选择出来的最优AF中继和多个DF中继将协作MIMO-OFDM系统完成信号的转发,最后在目的节点处对直传链路信号和中继链路信号进行最大比合并（MRC）。对该算法进行了理论分析,并研究了该算法对系统误比特率性能的影响,并在MATLAB上进行链路级仿真分析比较。仿真结果表明所提出的多中继混合选择合并算法能有效提高空间分集增益,从而降低系统误比特率。     

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.     

一种基于ARQ的最优中继动态选择协作方法

在以多轮重传增加时延为代价提高可靠性的自动重传请求（ARQ）协作网络中,对中继节点无信号合并接收能力时的跨层协作策略进行了研究,提出了一种在ARQ重传过程中系统解码集和最优中继选择动态改变的选择协作方法。在Rayleigh衰落信道环境中,该方法能够在不增加中继节点接收机复杂度的情况下取得最优分集-复用-时延（D-M-D）权衡。仿真结果表明,该方法的系统中断概率性能与中继节点具备信号合并接收能力方案的中断概率性能接近,能够在接收机复杂度和系统性能之间取得较好的权衡。     

基于目标对象的最佳中继协作频谱感知方案

提出了一种基于目标对象的最佳中继协作频谱感知方案(Pe-BRCS),通过最小化报告信道上的错误传输概率为目标选择最佳中继,以提高感知性能;为了降低计算复杂度,进一步提出了简化的最佳中继,协作频谱感知方案(simplified_BRCS)。仿真结果表明:相比传统SINR-BRCS方案,Pe_BRCS方案有效降低了报告信道上的错误传输概率,可以在增加较少计算复杂度的条件下提高感知性能;simplified_BRCS方案可以在不增加复杂度的情况下很好地近似Pe_BRCS方案。     

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。     

单播中继协议性能分析及中继选择

对多入多出多中继系统中的单播中继协议进行了性能分析,给出了接收信噪比表达式,该表达式可表示为中继节点前向/反向信道部分奇异值和部分奇异矢量夹角的函数. 基于容量最大化准则,简化了单播中继协议的容量表达式,提出了基于瞬时信道状态信息和平均信道状态信息的中继节点选择方法,实现了信道信息反馈开销与系统各态历经容量之间的折中.     

Opportunistic best-relay node selection for cooperative transmission improvement over underlay cognitive radio networks

In cognitive radio (CR) relay networks,most previous work concentrates on maximizing physical layer quality of service (QoS),e.g.,spectral efficiency and achievable data rate,as relay selection criteri...     

双向中继信道中Polar码与物理层网络编码的联合设计

为解决双向中继信道中采用低密度奇偶校验码LDPC(low density parity check code)或Turbo码的网络编码系统信道编码编译码算法及设备的复杂度太高这一问题,提出一种联合Polar编码与网络编码的中继转发策略.该策略利用无线通信中信号的叠加特性和Polar编码、网络编码的线性性质直接估计网络编码的码字,使得中继节点进行Polar译码的复杂度和信源节点之间的信息交换时间都比直接网络编码系统减少了50%.同时,由于基于信道极化理论的Polar码具有在离散无记忆信道BDMC(binary discrete memoryless channel)上达到信道容量及编译码算法简单等优点,使得所提方案不仅保证了系统的可靠性,而且更容易实现.仿真结果验证了该方案的有效性.     

MSMSE-based optimal beamforming design and simplification on AF MIMO two-way relay channels

An optimal cooperative beamforming for the amplify-and-forward (AF) MIMO two-way relay channels was designed. Supposing the channel state information (CSI) was perfectly known by the receiver and transmitter as well as the relay, optimal beamforming vectors (matrices) of all nodes were jointly designed based on the criterion of minimizing the sum mean square errors (MSMSE). The analysis result shows that the performance effect of transmitting and receiving beamforming pairs is to maximize the receive signal-to-noise ratio (SNR) at two communication nodes, and the rank of the optimal relay beamforming matrix is no larger than two when there is only one data stream at each source node. A simplified algorithm was put forward to accomplish the design based on the analysis conclusions. Simulation results provide that the system performance, which is characterized in terms of bit error rates (BER), is significantly improved by cooperative beamforming, and the performance of the simplified method is not only very close to the optimal one but also with faster iteration speed and much lower computational complexity.     

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.     

基于不同信道状态信息的两跳中继系统最优功率分配

根据已知瞬时信道状态信息或统计信道状态信息2种情况,分析了不同转发方式下两跳中继系统的信道容量,并以最大化系统容量为优化准则,提出了在发射端和中继器间的最优功率分配方案. 仿真结果表明,与传统的平均功率分配相比,最优功率分配能根据信道状态的变化自适应地调整两跳发射功率,显著提高系统容量.     

一种空间相关信道收发联合自适应MIMO传输方法

在IEEE 802.11n簇信道模型下,以均匀线阵、均匀圆阵和星形阵形成的复合天线结构为基础,考虑空分复用和波束形成两种传输机制,设计一种自适应MIMO传输方法．由移动台和基站综合利用瞬时信道信息和空间统计信道信息,共同完成传输方式和天线阵列形式的自适应选择．与完全基于信道统计信息的自适应方法相比,该方法能够获得更高的各态历经容量,逼近最优选择的结果．并且计算复杂度低,只需要很少的反馈开销．     

基于信道反馈的协作MAC协议

在协作媒体接入控制层协议CoopMAC基础上,提出一种改进控制帧格式的协议I oopMAC. 改进后的协议能实现与IEEE 802.11 DCF协议兼容;利用中继和信宿的联合信道状态反馈信息确定站点传输方式,较好地适应信道的瞬时变化;采用新的网络分配向量NAV更新机制,减小了分组碰撞时周围站点延迟接入信道的时间. 仿真结果表明,同样条件下,I CoopMAC协议能获得比CoopMAC协议更高的吞吐量及更小的接入时延.     

LDPC码的分层类拟合修正最小和译码算法

低密度奇偶检验码（LDPC）是一种广泛使用的信道编码,尤其在长码时性能更佳。与编码相对应的便是译码,起初LDPC译码算法的复杂度很高,因此在最小和（MS）译码算法中为了降低算法的复杂度,采用了近似运算,虽然有效地降低了算法的复杂度,却牺牲了部分的误码性能。针对这一现象,本文在最小和译码算法的基础上,再一次作出近似运算,提出类拟合修正最小和（CFMMS）译码算法。该算法会根据MS算法中的非线性函数构造出一种类拟合函数,可以对不同阈值内的变量节点信息作出不同的处理,尽可能实现对校验节点更新过程的准确补偿,使得到的结果更加接近于置信传播算法;在此基础上,应用分层式调度策略,提出一种分层类拟合修正最小和（LCFMMS）译码算法,改变了节点信息的更新顺序,提升了迭代更新中节点信息的可靠度,使得译码的收敛速度得以提升,同时节省了存储空间。仿真和数值结果表明,该文提出的译码算法在一定程度上提升了误码性能,且运算复杂度低、译码收敛速度快。