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.

基于粒子群优化算法的媒体中继选择策略

在大规模的流媒体业务中,媒体中继主要负责分发流。当被选择的媒体中继性能状态不好时,会影响到用户体验质量。为解决上述问题,文章提出了一种基于粒子群优化算法的中继选择策略。该算法首先在Logistic映射基础上,优化粒子位置,并将迭代次数作为算法中惯性权重的影响因子,优化了粒子群算法中的位置更新公式与速度更新公式。通过仿真实验结果与其他粒子群算法的实验结果进行对比,验证了该文提出的算法能够有效的提升对媒体中继择优概率。

中继选择NOMA无线系统的物理层安全

针对解码转发协作非正交多址接入(non-orthogonal multiple access,NOMA)系统物理层安全(physical layer security,PLS)性能较差,以及在多窃听者场景下PLS性能恶化的问题,提出了一种采用修改转发(modify-and-forward,MF)协议的多中继选择NOMA无线系统PLS模型。利用高斯-切比雪夫正交定理推导了非合谋或合谋窃听场景下多中继选择MF-NOMA无线系统的安全中断概率和渐近安全中断概率的近似表达式。仿真结果验证了多中继选择MF-NOMA无线系统PLS性能分析的准确性。结果同时也表明中继数目越多或窃听者数目越少,多中继选择MF-NOMA无线系统的PLS性能越好;合谋窃听比非合谋窃听更不利于多中继MF-NOMA无线系统的安全传输。

信能同传网络中基于能量的中继选择方法研究

针对中继节点能量受限的无线信能同传中继网络,中继节点可以从源节点的射频信号补充能量,并采用中继选择的方法,来延长中继网络的生命时间。首先,构建了中继网络性能约束条件下的能量受限中继节点处最小额外能量的优化目标,并将优化目标分为三个子问题进行求解,提出了通过动态调整功率分离因子来最优化中继节点处所需最小额外能量的方法;其次,通过仿真验证了所求出最优功率分离因子的有效性;然后,基于中继节点需要消耗的电池能量以及电池剩余能量,提出了两种能量意识的中继选择方法,分别是最小损失能量策略和最小损失能量比率策略;最后,通过仿真表明,最小损失能量比率策略优于最小损失能量策略,延长了网络生存周期,并提升了系统性能。

一种5G网络协同通信自适应中继选择方案

针对协作通信网的中继选择问题,提出了一种基于贝叶斯推理的自适应中继选择方案。该方案拓展地运用了放大转发协议的原理,准确地分析了中继节点后验概率,并以此选取最优的中继节点进行信息传输。实验仿真结果表明,该方案在信噪比恒定的情况下,显著地提高了网络性能。

无人机电力巡检通信最佳协作中继选择方法研究

电力巡检任务中需要进行大量的数据传输,容易发生传输错误或数据延迟,从而影响对电力设备的检测和监控。设计了基于强化学习的无人机电力巡检通信最佳协作中继选择方法。通过对通信状态集进行统计,计算通信网络中不同通信信道的传输速率,并构建相应的无人机电力巡检通信状态空间。设置相应的奖励函数,并利用强化学习对通信网络中的优化矩阵进行更新处理。制定相应的通信最佳协作中继选择策略,通过计算通信网络的容量增量以及通信时延实现中继节点的最佳选择。通过仿真分析可知,所提方法平均吞吐量为1012.3 bit/s,实际应用效率较高。该方法的应用可以有效减少电力巡检任务中数据传输错误或数据延迟的概率。

自适应多中继选择系统性能分析

针对自适应双工中继部署在多中继选择系统的场景,提出了一种联合中继选择和自适应双工方案。相比于传统的全双工中继选择方案,其根据瞬时信道条件自适应性地选择合适的中继和双工模式来优化系统整体性能。分析了系统基于SINR的中断概率和平均符号错误率性能。仿真结果表明这种方案消除了全双工模式下的性能门限,提升误码性能,带来分集增益。

基于信道统计特性的中继选择算法

该文提出了一种在非再生协作网络中,基于信道统计特性的最优中继选择方法。首先在等功率条件下,根据信道统计特性,定义一个等效信道增益的参数,该参数反映了中继节点在协作过程中两个阶段的信道特性。然后提出一种基于该参数的降序排列的中继选择方法。该方法在不同的信噪比范围内,选择不同的节点集合,使得系统的吞吐率中断概率最小。分析表明该选择方法的分集增益阶数能达到N+1,N为中继节点数目。仿真结果表明这种中继选择算法的中断概率性能优于其他算法。该方法进一步与功率分配相结合,构成了一种低复杂度的次优的中继选择方法。仿真结果表明这种次优算法能够取得和穷举算法相似的性能。

基于跨层机制的最佳协作中继选择及其系统实现

为了获得最佳的协作中继用户,通过推导协作中继传输系统的误符号率,提出了基于放大重传和解码重传下最佳协作中继的选择准则,并结合跨层协作的思想给出了基于MAC层来实现最佳协作中继选择的分布式协议。与此同时,提出了协作分集系统的物理层传输方案,分析了瑞利衰落信道环境下所提方案的系统性能,得到了系统误比特率的闭式解。此外,针对协作中继选择准则和协作分集传输方案的误码性能进行了系统仿真和性能比较,结果表明,所提出的协作中继选择准则明显优于传统中继选择准则,且协作传输方案可以获得明显的分集增益,系统平均误比特率显著下降。

联合网络编码和中继选择的协作传输方案及其性能分析

研究了Nakagami信道中联合网络编码和双向协作中继选择的中断与平均误码率的性能,基于3个时隙的网络编码方案提出了一种最小化较差用户误码率的协作中继选择策略。在Nakagami信道下,从双向通信的角度,通过理论分析得出其中断概率和平均误码率的解析式和渐近式,同时推导了无协作中继选择时网络编码的中断概率和平均误码率解析式。通过理论分析发现,当Nakagami信道衰落参数降低时,联合网络编码的协作中继选择方案相对于无协作中继选择时的性能增益将逐渐升高。数值仿真实验结果表明,所提策略的平均误码率性能要显著高于无协作中继选择时的网络编码性能。

Two-way中继系统中的双向中继选择及功率分配策略

通过中继选择和功率分配,可以达到提高two-way中继系统总速率的目的。综合考虑中继节点处的接收信噪比和中继节点到目的节点间的信道增益,提出了two-way AF中继系统中的双向中继选择策略(BRS);同时,在总功率受限的条件下,建立了two-way AF中继系统中的优化功率分配模型,通过对模型进行数学分析求解,提出了一种自适应的最优功率分配策略(OPA)。仿真结果证明两种策略均能提高系统总速率。

基于信道特性的中继选择协作通信方法研究

根据信道统计特性,研究了放大转发(amplify-and-forward,AF)协作中继网络中的中继选择协作通信方法.首先分析指出在等功率条件下,当信噪比小于某个门限时,选择单个中继节点进行转发(pre-select single relay AF,SAF)比所有节点都转发(all relays AF,AAF)的中断概率小.基于此信噪比门限提出一种中继选择协作通信方法,并且指出这种选择方法使得SAF的中断概率最小;然后结合功率分配提出了一种使中断概率最小化的最优中继选择协作通信方法;最后为了降低复杂度,提出了一种次优中继选择协作通信方法.仿真结果表明,这种次优方法和最优中继选择协作通信方法相比,性能相近.

一种基于放大转发的中继选择策略

针对传统多中继放大转发协作通信网络中所有潜在中继均参与协作,导致系统的低资源利用率问题,提出了一种中继节点选择策略.该策略以最小化系统中断概率为目标,引入了中继节点的选择门限,并据此逐一令低于门限的中继节点不参与协作,将其资源重新分配给其他节点,从而提高系统资源利用率.所提策略运算开销小,且选择门限只与中继节点数、平均信道增益以及当前系统信噪比有关,可在传输开始前事先确定而无需实时更新,从而节省了系统开销.仿真实验表明,与所有潜在中继都参与协作的方法相比,所提策略在中断概率为10^-2～10^-3时可获得约3～4 dB的信噪比增益.

无线协作网络中的最优中继选择方案及中断概率分析

从物理层安全的角度出发,在含有协作中继的通信网络中,通过选择最优中继来传递信息可有效提升系统性能。讨论了在含有多个单天线窃听用户的多中继通信系统中对最优中继的选择方案,并对系统采用放大转发(amplify-and-forward,AF)协议和解码转发(decode-and-forward,DF)协议这两种不同的情况分别进行了讨论和比较,同时还对比了不含中继的直接传输情况。理论分析和仿真结果表明,最优中继选择方案可有效保障系统的安全性能。

基于中断概率的协作通信中继选择与功率分配算法

研究了功率受限情况下多中继协作通信网络的中继选择和功率优化问题。在AF网络中,提出了一种低复杂度中继选择与功率分配算法,其目标是在总功率一定的条件下使系统的中断概率最小。本算法对源节点和所有潜在中继节点进行功率分配,结合当前信噪比选择最优的中继集合,通过最速下降法求出使系统中断概率最低的功率分配因子。该算法不需要知道大量瞬时信道信息、不需要系统在等功率条件下进行中继选择,只需求得中继节点排列矩阵便可根据当前信噪比自适应获得最优中继节点集合。仿真结果表明,在相同条件下,该算法明显优于不同中继节点集合下几种算法的中断性能,并且与传统的SAF及AAF算法相比,有效降低了中断概率,提升了系统性能和功率效率。

分布式双向中继选择算法及用户功率分配

针对放大转发的瑞利双向中继信道的节点选择问题,提出了基于部分信道信息的分布式双向中继选择算法。算法通过计算双向链路的接收信噪比,推导出满足目标接收信噪比的转发阈值,各中继节点根据该阈值决定是否参与转发,从而实现分布式选择。此外,考虑用户总功率受限的情况,在分布式中继选择基础上提出了优化功率分配策略,使双向信道的接收信噪比更加接近。仿真结果表明,分布式中继选择算法与最优多中继算法的系统传输速率相似,计算复杂度大大降低,尤其是在中继数目增大的情况下更加明显。优化功率分配策略能进一步提高系统能量效率,在相同性能下可节省7%左右的功率。

基于预测的机会车载网络中继选择策略研究

为了应对DTN网络的动态连通特性,现有路由策略常常利用"携带-转发"消息传输技术,通过推测未来相遇机会选择消息中继路径.但这种机会数据传输方式的效果具有偶然性.对中继选择策略的性能进行实证性研究,以获得关于中继效率不确定性特征的基本认识.首先,介绍一种基于剩余延迟比较的机会中继选择策略,该策略以移动节点对之间的历史联系记录和最近相遇以来的经历时间为基础,估计消息的直接转发剩余延迟,通过比较剩余延迟选择合适的中继节点;由于仅使用本地信息,该策略的运算和通信开销小,并且易于实现;其次,在基于大规模实际车辆移动轨迹的车载DTN环境中,对机会传输的中继效率进行经验性研究.主要关注的问题是:基于推测所选择的中继能够使得端到端传输延迟降低的概率是多少?恰当选择的中继节点可以降低的延迟比例是多少?这种实证性的研究对于未来机会车载网络中的协议设计和应用推广有着重要的实际价值.

单窃听双跳协作网络的中继选择方案及其性能分析

研究了安全通信意义下,单向译码转发(decode-and-forward,DF)协作无线网络的中继选择问题。针对窃听者既能获得信源发出的信号,又能窃取中继节点转发数据的通信系统,提出了3种中继选择方案来对抗窃听者,增强系统物理层安全性。其中,方案一选择到窃听者信噪比(signal-to-noise ratio,SNR)最小的中继节点;方案二为最大最小(max-min)选择方案,即选择信源到中继节点和中继节点到信宿的较差信噪比中最大值所对应的中继节点;方案三根据窃听信道和主信道的瞬时信道状态信息(channel state information,CSI)选择使得窃听网络有最大保密容量的中继节点。在对各方案的性能分析过程中,得到了各中继选择方案拦截概率的闭式表示,进一步对拦截概率作渐近分析,获得了各中继选择方案的分集阶数。具体地,方案一的分集阶数为1,另外2个中继选择方案的分集阶数均为中继节点个数M。数值结果验证了理论分析得到的结论。

能量收集双向中继网络的高能效联合中继选择和功率分配算法

为了实现双向中继系统在满足传输速率要求时的最小功率消耗,基于功率分割中继协议,在完美和非完美的信道估计两种不同的情况下,提出了能量收集双向中继网络的高能效联合中继选择和功率分配算法,得到了两个信源的最优功率分配和中继节点最优的能量收集比例.仿真结果表明,信道估计误差会增加系统的功率消耗;与传统双向中继比较发现,能量收集双向中继能够实现更少的系统功率消耗.

中继选择协议下的认知无线电系统性能研究

在保证授权用户服务质量(QoS)和认知用户峰值功率限制的前提下,推导出高信噪比时放大转发中继选择(SAF)协议、解码转发中继选择(SDF)协议和混合中继选择协议(HPRS)下认知中继系统中断概率的近似表达式。Monte Carlo仿真验证了三种协议下中断概率近似表达式的合理性,理论和仿真结果表明,三种协议的中断概率与干扰限制条件和认知用户峰值功率密切相关,且HPRS中断性能要优于SAF和SDF。