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。     

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.     

认知多源多中继协作传输中断概率

研究了存在多个主用户发射机和多个主用户接收机时,双跳多源多中继节点的协作潜伏式认知无线电网络的中断概率。基于主用户中断概率的限制,给出一种自适应功率控制策略以调节认知次用户的发射功率。在此基础上,提出采用一种基于信干噪比的"源-中继"选择方案来研究潜伏式认知无线电网络中次用户的中断平台效应。在瑞利衰落环境下,分别推导了次用户目的节点采用最大比合并和选择合并时选择协作解码转发认知网络中断概率准确的闭式表达式。推导过程中,考虑多个主用户发射机在认知次用户目的节点引起的接收信干噪比之间的相关性。结果表明,尽管在高信噪比时存在中断平台效应,但是可以通过增加次用户源节点或可获得中继的数目来有效减小中断平台效应。     

能量协作下中继系统性能推导及仿真分析

由于无线传感器网络频繁使用中继节点带来了能量空洞问题,所以提出了一种单中继通信下基于能量协作的降低中断概率和减少能量消耗的方案。该方案假设中继节点分布为泊松点过程,并且源节点和中继节点能够从环境中收集能量。首先,在发送数据的初始阶段,源节点依据自身电池储能状态有概率地选择直通链路或者中继链路,再结合中继节点位置与电池稳态分布,利用信噪比推导出系统的中断概率表达式;而后,建立以消耗能量值最小化为目标函数的最优化模型,通过粒子群算法求出使系统消耗能量最少时的参数分配。由仿真结果可知,与原有方案相比,所提出的模型能获得更低的中断概率,且证明了能量协作可明显地减少通信过程中的能量消耗。     

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。     

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.     

基于码率兼容LDPC码的多中继协作自适应传输

为适应动态信道条件,提高传输可靠性,基于增量冗余混合自动重传请求和码率兼容低密度奇偶校验码（RC-LDPC）,研究了多中继选择的速率自适应中继协作传输体制.针对中继节点的随机分布和特定分布,提出2种不同的中继选择协作方案,并给出了系统中断概率和吞吐量性能的表达式.数值分析和仿真结果表明,在中继节点的特定分布下引入中继之间的相互协作,可同时显著提高系统的中断概率和吞吐量性能.     

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...     

自适应调制和HARQ跨层设计的中继协作系统能耗

为了提高协作中继系统能量效率,提出了一种节能的跨层设计方法.在Nakagami-m衰落信道中,通过物理层自适应调制和链路层混合自动重传请求(HARQ)协议跨层设计,首先建立HARQ状态转移图,推导协作中继系统平均总能耗和中断概率表达式,然后提出最小化系统平均总能耗的跨层优化模型,并给出该跨层优化模型的穷尽搜索算法,最后对比分析了非协作HARQ和协作HARQ协议下的中继系统能耗特性.仿真结果表明,协作HARQ比非协作HARQ更节能,且通过自适应调节星座尺寸b的大小,最多可节省80%的能量.     

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.     

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.     

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.     

Reactive relay selection strategy for NOMA systems

Non-Orthogonal Multiple Access is considered to be a promising candidate for 5G multiple access schemes due to its superior spectral efficiency,higher throughput,and lower transmission delay.To improve the outage performance of non-orthogonal cooperative systems,non-orthogonal multiple access system is studied in the downlink scenario.First,a distributed reactive relay selection scheme based on the decode-and-forward protocol is designed.Then,the closed-form results of the exact outage performance and the approximate results in a high signal-to-noise ratio of the two users are derived.Finally,the effects of the relay position,channel quality and relay number on the outage probability of the system are analyzed by simulation.At the same time,compared with the partial relay selection strategy,the performance advantage of the proposed reactive relay selection strategy is verified.     

联合HARQ和AMC中继系统跨层优化设计

为了提高协作中继系统频谱效率性能,对Nakagami-m衰落信道中联合物理层自适应调制编码(AMC)和链路层混合自动请求重传(HARQ)协议跨层设计方法进行研究.首先提出一种状态转移图来分析计算协作中继系统的误包率(PER);然后建立了最大化系统频谱效率的跨层优化模型,并给出迭代求解算法;最后对3种HARQ协议下中继系统性能进行对比分析.仿真结果表明,协作中继系统的性能明显优于非中继协作系统,联合Ⅲ型HARQ的跨层设计可实现比联合Ⅰ型和联合Ⅱ型HARQ更高的频谱效率和更低的PER.     

基于中继选择的认知系统性能

为了提高认知系统的性能,提出一种混合中继选择协议(HPRS). 通过判断中继是否能正确解码源信号来决定中继采用何种协议转发数据,最终选取其中信噪比最大的中继作为最优中继,并推导了HPRS在高信噪比下中断概率的近似表达式及分集度. 理论和仿真结果表明,放大转发中继选择(SAF)、解码转发中继选择(SDF)协议和HPRS均可获得空间满分集度,而HPRS的中断性能要优于SAF和SDF协议.