基于定向天线的多中继DF协作通信系统性能分析

为提高多中继协作通信系统可靠性,将定向天线和多中继协作通信系统相结合,提出基于定向天线的解码转发最佳中继选择协作策略.首先理论推导出定向发送一定向接收模式下通信系统中断概率闭合表达式,并推导出定向发送一全向接收、全向发送一全向接收模式下的系统中断概率计算式.然后对3种模式下,协作通信系统中断概率和信噪比、中继节点数、天线增益、信道衰落系数以及信道容量之间的关系进行了数值仿真分析.理论分析和仿真结果表明,采用定向天线的协作通信系统可以有效降低协作通信系统中断概率,提高频谱利用率,并且存在最佳中继节点和最优功率分配系数使得中断概率进一步下降.     

MIMO解码转发双向中继系统中的传输策略与中断概率分析

在多输入多输出(MIMO)解码转发(DF)双向中继系统中,分别设计了两种信道状态信息(CSI)情况下的系统传输策略,并推导了系统中断概率的闭合表达式.当已知完全CSI时,采用(最大比发送-最大比接收)MRT-MRC技术设计波束形成和合并向量;当未知完全CSI时,设计了基于有限反馈的传输策略,并采用随机向量量化和Grassmann两种码本进行数值仿真验证.仿真结论显示,所设计的双向中继传输策略的中断概率性能明显优于其他策略,所推导的闭合表达式能准确地表征系统中断概率性能.     

基于全双工的中继选择协作通信网络性能分析

文章针对全双工的解码转发机会中继选择协作通信网络的性能展开分析研究。分别在假设服从独立同分布的Nakagami-m和Rayleigh衰落链路下,推导出所提方案的中断概率闭式表达式,并通过仿真证实了其有效性。仿真分析表明,中断概率受一些关键参数影响,如残存自干扰强度,中继节点个数和链路平均信噪比,此外,还受衰落深度参数影响。     

Nakagami信道下MIMO解码转发中继系统的安全性能分析

在协同自适应解码转发中继系统中,该文针对Nakagami-m衰落信道,研究了基于多天线低复杂度的机会式传输策略的物理层安全性能。为充分利用天线分集增益提升系统安全性能,发送节点均采用发送天线选择策略,接收节点均采用最大比合并策略。推导了系统安全中断概率的闭合表达式,并进一步提供了渐近性能分析,得到了系统的安全分集阶数。仿真结果验证了理论分析的正确性,并揭示了各系统参数对机会式传输方案的安全性能的影响。结果表明,通过增加合法节点的天线数和增大合法信道的Nakagami衰落信道参数可显著提升系统安全性能。     

多中继协作通信系统的中断概率分析

协作分集不仅能提升数据传输速率,还可以提高数据传输的稳定性。协作通信方法使用带有一根天线的移动台,在多用户环境中可以共享其他移动用户的天线,这样可产生多根虚拟发射天线,进而得到相应的分集增益,改善移动通信系统的性能。现在通过研究发现,在多中继协作通信中,非对称信道采用放大转发方式下的中继传输,在AF重复转发和机会转发2种方式下表现出了较小的链路中断概率,系统性能得到明显的提升。     

基于解码转发的协作频谱感知技术

频谱感知技术中的单点检测设计复杂度低,采用技术成熟,易于实现,但是由于自身的局限性,面临着隐藏终端,感知灵敏度底等问题,而协作分集技术可以克服这些问题。基于解码转发(DF,DecodeAnd Forward)的协作频谱感知技术,利用了分集增益原理,提高了认知用户的单点检测概率,从而改善了整个无线电系统的性能。在瑞利衰落环境下对该检测方案进行分析,并通过与非协作检测的性能比较,说明了协作检测的优势。     

能量收集全双工中继网络中的中继策略研究

本文针对双跳全双工多中继系统,研究了在中继节点能量受限情况下的中继选择方案。在该文中,中继工作方式为放大转发（Amplify-and-Forward, AF）,且中继通过收集源节点提供的能量来对源节点信息进行转发。整个通信过程分为两阶段,能量收集阶段与信息传输阶段,即采用的是时域分割方案。为了获得较好的性能与复杂度折中,本文分别研究了三种不同的中继选择策略,即最佳中继选择方案和两种次优中继选择方案。针对所提的三种方案,推导分析了其系统中断概率的理论值和下边界,以及系统的有效吞吐量。最后,利用蒙特卡洛仿真验证了理论分析的正确性,且仿真结果表明最佳中继选择方案的性能优于两种次优的中继选择方案,但其实现的复杂度高。      

Nakagami-m信道下全双工解码转发中继中断概率分析

研究存在残余自干扰（residual self-interference, RSI）条件下全双工解码转发中继的中断概率性能。在Nakagami-m信道下,推导了多跳解码转发（multi-hop decode-and-forward,MH-DF）策略和选择解码转发（selected decode-and-forward,SDF）策略的端到端中断概率闭合表达式和渐近表达式,分析了两种策略的可达分集度。结果显示,MH-DF策略的可达分集度为0,SDF策略的可达分集度由信道成型因子和中继功率伸缩方案决定。相比于MH-DF策略,SDF策略具有更优的中断概率性能和抗自干扰能力。      

多中继AF协作系统功率分配研究

功率分配是协作通信中一个重要的研究方向,文章分析了放大转发（AF）协作方式下,基于正交信道的多协作中继系统模型,在此基础上推导了系统中断概率。并以最小化系统中断概率为目标,给出系统功率分配约束表达式,进一步分析了功率分配与中继节点位置的关系,计算求得单中继和两中继情况系统最优功率分配系数。系统仿真表明最优功率分配相对常规的等功率分配,系统性能明显提升。     

非对称NOMA系统的转发策略

为了弥补非对称的非正交多址接入（Non-Orthogonal Multiple Access,NOMA）系统研究的不足,针对具有远近两个用户的NOMA系统的下行链路模型,研究了直接解码转发（Decodeand-Forward,DF）功率叠加数据和只解码转发远端用户数据两种策略,并在该两种转发策略的基础上,提出了基于近端用户利用控制帧反馈判断的转发策略。针对这3种转发策略,详细地分析了该系统中远近两个用户的精确中断性能,并给出了高信噪比下的近似逼近结果;然后利用近似逼近结果,分析得到了两个用户所达到的中断性能最优的功率叠加分配因子;最后通过仿真分析,验证了理论分析的正确性,并比较了两用户在3种策略下的性能。     

DF协作中继网络基于买者/卖者博弈的中继选择和功率分配策略

该文针对采用解码-转发(DF)协议的协作中继网络,提出了一种基于买者-卖者博弈的中继选择和功率分配策略,通过将用户建模为买者,可以以最大效用为标准选择最优中继和确定最佳的购买功率;将中继建模为卖者,可通过先市场后利润的功率价格调整策略获得最大的利润。分析了两者博弈达到平衡的条件并进行了仿真,结果验证了纳什均衡点的存在并表明,该策略计算量少,收敛速度快,实用性强,在兼顾用户和中继节点的利益的同时可以有效提高用户的传输速率,扩大基站的覆盖范围,提高功率利用效率。     

基于协作通信系统的中继选择方案的研究

本文研究基于两跳的协作通信系统中的中继选择问题.为了降低中断概率,传统中继选择方案往往需要引入更多的中继节点参与协作传输,导致系统平均吞吐量下降.为解决上述问题,本文提出了一种新的自适应中继选择方案(ARSS),此方案可以结合两跳的链路信道状况,自适应地选择中继节点及其转发协议.仿真结果表明,与其他中继选择方案相比,本...     

机会协同通信系统的中继公平性研究

为提高机会协同通信系统的中继选择公平性,提出了以不影响系统中断性能为目标的协同方案。在建立了协同通信系统模型的基础上,提出机会协同方案,并引入比例公平算法对机会协同方案进行改进;分别对2种方案下的中继选择概率与系统中断概率进行了分析,根据定义的公平因子表征中继公平性与理想公平上限。仿真结果表明,提出的基于比例公平的机会协同方案,显著改善了中继选择的公平性,在大信噪比条件下趋近理想公平上限,同时保持了系统中断性能。     

基于协作通信的最佳中继选择方案

协作通信中的机会中继是一种基于即时信道状态选择的中继选择算法,可以获得与传统协作分集技术相同的分集增益,而不需要使用复杂的空时编码技术。但是多个节点同时竞争最佳中继时,可能出现冲突而导致选择失败。提出一种新的方案,通过引入候选节点限制策略以及控制信道对算法进行改进,仿真表明,该算法特别适用于候选中继较多的情况,可以在实现快速选择节点的同时降低选择失败概率。     

混合转发协作通信的功率分配方案

为了最大限度地利用移动终端的发射功率,提出了基于中断概率限制的混合转发协作通信功率分配方案。根据目的节点和中继节点的译码情况,选择合适的协作转发方式,充分利用了放大转发(AF)和译码转发(DF)方式的优点。在满足中断概率限制的条件下,采用图形和数值分析的方法,得到了源节点和中继节点的最优功率分配。仿真分析表明,在相同的中断概率限制下,采用的功率分配方案比等功率分配方案消耗的总功率少约2.8 dBm。     

异构无线通信系统的协同分集性能研究

提出了一种基于协同机理的异构无线通信机制,研究了影响该异构协同通信系统分集传输性能的关键因素,从理论上给出了第二跳链路采用和不采用时间分集方案时中断概率和协同中继节点数量、第一跳和第二跳链路的信道增益、标称功率等的关系.数值分析结果表明异构协同分集性能主要受分集机制、协同中继节点数、第二跳链路小尺度衰落、标称功率等因素影响.     

卫星通信系统的协同通信策略研究

提出了一种新的基于卫星通信系统的协同通信策略,利用两个协同中继进行Alamouti空时编码协同发送来提高系统的可靠性。该策略利用信道状态信息来解决何时协同和同谁协同的问题。仿真结果验证了该策略的有效性,并证明了在相同的星地链路下,同直接传输相比,该策略能够通过分集增益有效提高系统的BER性能。     

不可信无线中继网络中基于用户选择的安全通信研究

该文研究在不可信解码转发无线中继网络中,基于用户选择的安全通信策略与性能分析.根据直接链路与中继链路的信道增益,本文提出三种不同的选择准则以提升系统的安全性;文章推导了三种选择准则下安全截断概率的闭式解析表达式及渐近表达式.根据渐近表达式和数值仿真结果可知,次优准则可以达到与最优准则几乎相同的系统安全性能.同时部分选择准则也能达到全分集增益性能.     

双向协作系统的中继选择和功率分配策略

针对瑞利衰落信道下双向多中继协作通信系统,为了降低中断概率,提出了一种基于最小化中断概率的中继选择策略和功率分配方案。首先联合考虑两条链路的中继节点处信噪比和信道增益实现双链路中继选择,然后推导出一种新的最优中继下双向放大转发协作中断概率的近似表达式上界,并利用凸优化求解得到使中断概率最小的最优功率分配解。仿真结果表明,与现有策略相比,提出的策略能够明显降低系统中断概率和误码率,显著提高系统性能。