多用户分集与能量受限非可信中继系统遍历安全性能分析

研究了一种能量受限的非可信中继与多用户分集技术相结合的两跳链路安全网络通信模型。为提升系统安全性能，本文采用混合时间-功率分配中继(time-power splitting-based relaying, TPSR)协议,并结合机会调度策略(opportunistic scheduling strategy, OSS)从多用户分集网络中选择一个最佳目的节点作为信息接收端。基于随机选择(random selection, RS)策略，该文中利用低复杂度的高斯Q函数分析系统的安全性能以及在协作中继上进行能量采集活动不中断的条件下推导了系统的遍历安全速率(ergodic secrecy rate, ESR)的近似闭合表达式。此外，将提出的OSS与RS通信方案下性能进行对比，证明本文所提出的OSS更适用于分布式多用户选择网络。      

直达链路下的全双工能量采集中继系统的吞吐量分析

针对三节点传输系统,研究了基于时间切换能量采集的全双工放大转发协作中继方案。考虑源和目的地之间存在直达链路,全双工中继节点采用天线选择技术以最小化中继自干扰,目的节点采用最大比合并技术以最大化目的地接收信噪比。在延迟受限传输模式下,推出了自干扰信道增益为常数时系统吞吐量近似闭合表达式。运用最佳目的地选择策略和自适应中继选择策略讨论了系统吞吐量性能。如图4所示,在源发送功率为30 dB时,就系统吞吐量而言,本文算法比其他两种算法分别提高了0.22 bits/s/Hz和0.68 bits/s/Hz。数值分析和蒙特卡洛仿真表明,增加中继个数,增加目的地个数或者增大能量采集效率均能够提升系统吞吐量性能。      

直达链路下的能量采集中继选择系统的吞吐量分析

针对三节点传输系统，研究了基于功率分配能量采集的全双工放大转发协作中继方案。考虑源和目的地之间存在直达链路，全双工中继节点采用天线选择技术以最小化中继自干扰，目的节点采用最大比合并技术以最大化目的地接收信噪比。在延迟受限传输模式下，运用高斯-切比雪夫积分推出了系统吞吐量的近似闭合表达式。在延迟容忍传输模式下，运用凸优化推出了系统吞吐量下界的闭合表达式。在多中继情况下考虑了最佳中继选择策略和机会式中继选择策略。数值分析和蒙特卡洛仿真表明，增加中继个数或者减小速率阈值均能提高系统吞吐量。