NOMA系统的被动中继选择策略研究

针对传统的多中继协作网络传输中低频谱效率和高功率消耗等问题,在非正交多址技术的多中继协作通信网络中,提出一种基于中断概率的被动中继选择策略。推导网络中两个用户的中断概率的精确表达式,并分析两个用户在高信噪比下中断概率的近似结果和它们的分集增益。仿真分析中继数目、中继位置和功率分配系数对两个用户中断性能的影响。与非正交协作网络中部分中继选择策略仿真对比,结果表明,中继数目大于2时,该策略分集增益更大,并且随着中继数目的增大,该策略具有显著的中断性能优势。     

基于最佳中继选择的认知AF系统性能分析

针对中继通信中的放大转发协议,提出了一个基于最佳中继选择方案的双跳认知协作通信系统。该系统的频谱共享环境由一个主接收用户,一个次级信源,[K]个次级中继和一个次级信宿组成。并在独立非同一分布的瑞利衰落环境下对该认知协作通信系统的中断性能进行了分析,推导出了中断概率的准确闭合表达式。利用蒙特卡罗仿真实验证实了分析结果的正确性。理论分析和仿真结果都表明,分析所运用的方法降低了系统的中断概率,提高了遍历容量,从而有效地改善了系统的性能。     

采用分布式编码的协作HARQ协议

为提高协作通信系统的可靠性,将分布式编码和码合并技术相结合,提出了一种新的混合自动重传协议,构造了基于分布式Turbo码的协作重传系统模型。目的终端分别采用递增冗余和Chase合并技术处理中继节点和信源的重发信息,并进行联合软判决译码。分析了系统的中断概率和平均吞吐量。仿真结果表明,在平坦瑞利衰落信道下,该分布式编码协作HARQ协议较非协作HARQ协议可获得较大的性能改善。     

协作通信系统中的LDPC码性能分析研究

协作通信方式是解决通信系统容量不断增加的重要方法,协作通信系统中采用LDPC码,可以有效改善中继节点处的差错传播带来的系统性能下降。给出了LDPC码的基本编解码原理,阐述了基于LDPC码的协作通信系统的分析模型,给出相应的数值仿真结果和分析。仿真结果表明,采用了（3,6）正则LDPC码的协作通信系统的性能远优于直接通信链路的性能。     

多用户协作NOMA系统中的最优中继选择策略

在多用户协作非正交多址接入(NOMA)系统中,针对传统中继转发方式单一,中断性能较差的问题,提出了一种基于混合译码/放大转发(HDAF)协议的改进式最优中继选择策略.该策略以中继能否成功解码信号为依据,将多个中继划分为DF候选中继子集与AF候选中继子集,并选出其中接收信噪比最高的中继参与协作.为了进一步提升系统的通信性能,本文还引入自动重传(ARQ)技术,提出了一种基于增量混合译码/放大转发(IHDAF)协议的中继选择策略.分别推导了两种策略下系统中断概率的闭式表达,并通过蒙特卡罗实验对不同策略的中断概率进行了仿真.结果表明,本文所提的两种策略相比于传统策略能够获得更低的中断概率,特别是IHDAF中继选择策略始终可以实现更佳的中断性能.     

基于最佳中继选择的异构多媒体自适应协作分集算法

本文提出一种自适应协作分集方案,以保证异构多媒体业务中主用户传输的服务质量(QoS),并改善次级用户的数据传输性能。采用基于功率控制的系统模型,使得主用户的平均信道增益相对稳定,并且能够在次用户中进行估计,可以节省在反馈信道上的资源。根据次级用户传输过程中的中断概率提出次级中断概率的闭式表达式 ,在满足主用户传输过程中所需要的中断概率约束的条件下,针对主用户和次用户的协作性和瑞利衰落信道的适应性提出了最佳中继选择的自适应协作分集,尽可能地次级中断概率,并获得的分集增益。实验仿真结果表明,该算法可以减少次级用户的中断概率并提高频谱效率,有助于提升次级用户的数据传输性能。     

窃听环境下协作通信网络的机会中继选择方法

传统的最佳中继选择方法仅依赖于合法用户的信道条件,在存在窃听用户的环境中无法保证信息传输的安全性与私密性。针对该问题,以最小化系统安全中断概率为目标,综合考虑合法用户与窃听用户的信道状态信息,提出一种新的机会中继选择方法。针对解码转发协作通信网络,给出系统总发射功率受限条件下的最佳功率分配方案,并在此基础上设计最佳中继节点的选择方法,推导得到系统安全中断概率的闭式表达式。仿真结果验证了该闭式表达式的正确性,并表明与传统中继选择方法相比,提出的中继选择方法可显著降低系统的安全中断概率。     

两路中继协作通信的中断概率及分集复用折中性能分析

为了提高协作通信系统的频谱效率和中断性能,给出了解码转发协议下的两路中继协作通信系统的模型。在该模型下,提出了两种数据传输模式,并分析了该两种数据传输模式的中断概率性能,推导了中断概率闭式结果及分集增益和复用增益之间的关系。仿真结果显示,与传统的两中继解码转发协议相比,两种传输模式的中断概率性能都有较大的提高。     

多天线认知协作通信系统的性能分析

在多个主用户同时存在的情境下,提出了一种新的两跳认知协作通信系统,并对该系统进行了性能分析。该系统的信源和中继均只具有单个天线,而在信宿处配置了多根接收天线并使用了最大比合并技术来进行信号的接收。此外,对该认知协作通信系统在瑞利衰落信道下的中断概率性能进行了研究,推导得到了中断概率的准确闭合表达式,以及在高信噪比时的渐进表达式。通过利用计算机仿真验证了理论分析的正确性。     

车载双向AF协作通信系统的中断性能分析

在车载通信系统中采用双向中继协作通信可以提升系统性能。然而,车辆移动造成的链路相关性会增大车载双向中继协作通信系统的中断概率。针对这个问题,建立了车载双向链路相关性系统模型,用相关系数描述车辆移动造成的双向链路特性,简化了系统中断性能分析。同时,在中继采用AF方式下得到系统中断性能的闭式解,且中断概率一定时,求得最优功率分配方案。数值分析表明,相关系数比功率分配系数对中断性能影响的幅度更大,相比传统单向AF中继协作通信系统的最优功率分配方案,最多可以节省4 d B的总功率。     

新型信道自适应编码协作体制

针对传统编码协作体制在信道条件动态变化的移动场景中存在较严重的性能损失问题,提出一种码率兼容低密度奇偶校验(LDPC)码与混合自动重传请求(HARQ)协议相结合的新型自适应编码协作体制.假设信道状态信息在每次传输时发生变化,通过不等长增量冗余的自动重传,协作节点与目的节点处的等效码率随信道条件变化而获得自适应非线性调整.推导所提体制的中断概率与吞吐量等系统性能表达式,并给出理论分析及仿真结果.实验结果表明,在适当的兼容码率设计下,所提体制与传统体制和等长传输体制相比较可有效降低系统中断概率,提高系统的吞吐量,改善移动环境下协作通信系统的传输可靠性.     

基于中继联合优化选择的物理层安全方案

针对认知无线电(CR)网络中的安全传输问题,提出基于传输中继和干扰中继联合优化选择的物理层安全方案。在主用户网络和次用户网络共存的环境中,通过优化选取协作传输中继和协作干扰中继实现信息的安全传输,并分析推导出瑞利衰落环境下该方案保密中断概率的闭式表达式。仿真结果表明,在不同参数场景下,该方案均可实现较低的保密中断概率,提升CR网络的信息传输安全性能。     

基于非正则低密度校验码的图像传输

对Ma的图像传输中正则低密度校验(LDPC)码的应用研究进行了拓展,考虑了移动通信室内测试环境下非正则LDPC码在图像传输中的应用。本文不仅研究了相同码长下非正则LDPC码和正则LDPC码的性能比较,还分析了不同码长、不同girth(Tanner图中的最短长度环)分布下LDPC码的性能。仿真结果表明,相同码长的情况下,非正则LDPC码用于图像传输系统带来了更好的性能提高,纠错性能要明显优于正则LDPC码,在误比特率为1×10-3时,非正则码与正则码相比获得了1.6 dB的性能增益;而LDPC码的码长越长,码的平均girth越大,系统的性能则会得到进一步的改善。     

一种双信道协作中继的认知网络功率分配算法

针对认知无线网络主、次用户的互相干扰对网络中断性能以及系统传输效率的影响进行了研究,采用一种双信道协作中继的传输方案来减少干扰,并提出一种基于中断概率的最优功率分配方案来改善中断性能和传输效率。在该传输方案中,主、次系统通过对接收的主信号和复合信号进行处理,采用连续的干扰解码和消除得到去干扰信号。该功率分配方案在保障主系统中断性能的前提下,提出次系统中断概率的优化方程,通过关联功率分配因子来实现最大化次系统吞吐量。实验结果表明,该算法在改善中断性能和系统吞吐量方面具有较好的效果。     

多用户环境下的认知协作通信系统性能分析

在存在多个主用户的环境下, 提出一种新型的两跳式协作通信系统, 并对系统的性能进行了分析。该系统在信宿处有多个次级用户接收机, 并且采用信道参数最优的方式进行用户选择。在瑞利衰落信道下, 对提出的协作通信系统的中断概率进行了研究, 得出了中断概率的闭合表达式及在高信噪比时的渐进表达式。最后通过计算机仿真验证了其有效性, 分析结果显示在多用户条件下系统的整体性能得到明显提高。     

认知中继选择系统发射功率受限时的性能研究

基于译码转发协议,对一个双跳认知中继选择系统的中断性能进行了研究.该系统采用半双工的通信模式,所有节点均配置单个天线,次级系统同时受到来自于主接收用户最大干扰功率和最大传输功率的双重限制.在独立非同一分布的瑞利信道环境下,推导出了中断概率的准确闭合表达式和高传输功率时的渐进闭合表达式,并利用蒙特卡罗仿真实验对理论分析结果的正确性进行了验证.实验结果表明:中继个数的增加降低了中断概率,提升了系统的性能,但是提升空间有限.另外,最大干扰门限和最大传输功率的变化关系给系统性能的提升带来瓶颈.     

协作通信中基于AHP的灵活节能中继选择算法

目前无线协作通信系统中存在系统能量消耗大、网络生命周期短等问题,良好的中继选择方案是减小能耗的有效途径。因此,提出基于AHP的灵活节能中继选择算法。在信息传输阶段,由控制单元根据协作概率判断节点是否激活自身侦听广播信息包,为减小能耗对协作概率进行优化,并根据系统中断概率获得预计信息量的表达式。采用层次分析法综合考虑节点剩余能量比、链路信噪比、中断概率,从激活状态下的节点中灵活选择优化中继节点进行协作传输。仿真结果表明,该方案在预计即时信息量、中断概率、能耗均衡方面具有一定优势,能够有效减少协作通信网络中的能量消耗,提升网络整体性能。     

多中继混合转发协作传输策略研究

为了优化多中继协作通信系统的性能,提出了一种多中继混合转发协作传输策略(Multiple-Relay Hybrid-Forwarding Cooperative Transmission Scheme,MRHF-CTS)。该策略考虑多中继协作通信系统中的译码转发与放大转发以及两种转发方式带来的性能缺陷,根据协作中继节点接收信号的译码结果选择转发方式,同时引入协作中继节点之间数据来传输对系统性能的增益。对系统中断概率性能进行了推导与分析,结果表明,该策略在消除放大转发策略噪声累积的基础上,能够有效抑制协作中继节点错误检测译码转发给系统带来的不利影响,明显提升系统性能;在大信噪比情况下,可获得多中继译码转发协作通信系统的最佳性能。     

基于网络编码的多用户通信

网络编码可以降低通信系统的中断概率,提高系统的可靠性。为了降低通信系统的中断概率,提出一种非二进制的网络编码协作通信方案。非二进制网络编码对接收到的外来用户信息和自身的信息不再进行简单的二进制异或,而是根据一定的组合方式进行叠加。各用户根据是否正确解码接收到的非自身信息来决定是否进行网络编码,目的端同时接收到多个发送端的信息,利用相干检测得到需要的信息。公式推导和系统仿真表明在瑞利衰落环境下,该方案能有效降低系统的中断概率。     

基于监督机器学习的车载协作通信中继选择

为提高车载协作通信链路的可靠性与连通性,提出了一种在下行非正交多址接入(NOMA)的中继网络中基于监督机器学习算法的中继选择方案,通过构建反向传播(BP)神经网络预测模型,对候选中继集的中断概率进行预测,以此来进行基于最小中断概率的中继选择,提高了下行链路的连通性.在Matlab中,利用样本数据进行网络训练后,得出的预测值与理论值的相关系数为0.99944,预测的平均相对误差为0.57％,表明该中继选择方案模型能够对多个中继进行中断概率的预测,从而实现基于最小中断概率的中继选择.数值仿真结果表明,基于监督机器学习的中继选择方案相较于基于增强学习的中继选择方案中断概率下降了60％,能明显提高中断性能.