半双工译码转发中继信道下的空间耦合RA码设计

针对半双工译码转发中继信道,提出了一种可逼近三节点中继信道容量限的空间耦合RA码的设计方法。针对二进制删除信道,源节点分别向中继节点和目的节点发送空间耦合RA码,中继节点先正确恢复出源节点发送的空间耦合RA,然后再次编码产生额外的校验比特并转发给目的节点;目的节点结合中继节点发送的额外校验比特和源节点发送的空间耦合RA码进行译码,正确恢复出源节点的信息。为了评估所设计的空间耦合RA码在三节点中继信道下的渐近性能,推导了密度进化算法用于计算阈值。阈值分析结果表明,所提出的空间耦合RA码能够同时逼近源到中继链路和源到目的链路的容量限。同时,基于半双工二进制删除中继信道,仿真了所设计的空间耦合RA码的误码性能,结果表明,其误码性能与所推导的密度进化算法计算的阈值结果一致,呈现出逼近于容量限的优异性能,且优于采用空间耦合低密度奇偶校验(Low Density Parity Check,LDPC)码的性能。

非对称速率的双向中继信道物理层网络编码

本文提出了基于非对称速率的双向中继信道的物理层网络编码方案。本文所提方案联系实际无线通信信道的差异性,不但考虑了较差链路的最大传输性能以保证其传输的可靠性,而且在较优链路采取较高速率进行传输,从而充分利用较优链路来传输更多信息,增加通信系统的信道容量。为实现不对称速率传输,其基本思想是在较差链路中加入已知信息,通过已知信息可减小中继节点接收到的叠加信号的星座图,使得通信系统的译码性能得到提升。在中继节点,根据叠加信号的星座图对叠加信号进行联合解调,在节省了系统工作时隙的同时也减小了系统的复杂度。仿真结果表明了采用非对称速率传输不但可保证信息传输的可靠性,还可提高通信系统的信道容量,充分利用系统资源。

解码前传半双工中继信道下协作LDPC码设计

为逼近解码前传半双工中继信道容量,该文提出一种协作LDPC编码结构及度分布优化方法。与双层删除LDPC码不同,该结构将中继校验比特视为协作LDPC码的一部分,目的端利用从信源和中继接收的消息进行联合译码获得信源信息。为了分析协作LDPC码性能,拓展传统外信息转移(EXIT)图,推导了基于消息错误概率的双层EXIT图噪声门限分析方法。在此基础上,提出了协作LDPC码度分布优化方法,采用差分进化算法搜索了一组具有最大噪声门限的协作LDPC码。实验仿真证明,与双层删除LDPC码相比,协作LDPC码的性能得到了不同程度的改善。

三节点无线高斯中继信道容量分析

分析了三节点无线中继信道容量的计算,并着重分析中继节点的位置对信道容量的影响;而文献中已有工作一般在给定中继节点位置的前提下研究快速衰落、中继节点个数或天线根数等参数对信道容量的影响。根据分析结果,在不同的系统参数取值下,无线中继信道容量一共有3种可能的取值模式:随着中继节点的位置从靠近源节点到靠近目的节点,信道容量会不断减少(模式C1),或者不断增加(模式C3),或者先增加再减少(模式C2)。在确定了无线中继信道的特点后,给出了一个数值例子来验证分析的正确性。

多节点协同中继信道容量分析及功率分配

基于译码转发(DF)模式,在信道状态信息未知,源节点发射功率与各中继节点发射总功率分别受限于P1、P2的假设下,针对带直传(DT)和不带直传2种模型的多节点协同中继,进行了信道容量上下限的分析和推导。在功率限固定的情况下,分析了容量与中继节点数目之间的关系,给出了容量随中继节点数目增加而提高所需的条件。在功率限之和受限的情况下,获得了2个功率限的最佳分配。理论分析和仿真结果都表明:源到中继的信道条件较好时,只有当增加的新链路性能优于现有链路的平均值时才能提高容量;2种中继模型在功率限最佳分配下可获得最大容量。

双向中继信道中Polar码与物理层网络编码的联合设计

为解决双向中继信道中采用低密度奇偶校验码LDPC(low density parity check code)或Turbo码的网络编码系统信道编码编译码算法及设备的复杂度太高这一问题,提出一种联合Polar编码与网络编码的中继转发策略.该策略利用无线通信中信号的叠加特性和Polar编码、网络编码的线性性质直接估计网络编码的码字,使得中继节点进行Polar译码的复杂度和信源节点之间的信息交换时间都比直接网络编码系统减少了50%.同时,由于基于信道极化理论的Polar码具有在离散无记忆信道BDMC(binary discrete memoryless channel)上达到信道容量及编译码算法简单等优点,使得所提方案不仅保证了系统的可靠性,而且更容易实现.仿真结果验证了该方案的有效性.

半双工中继信道下联合LDPC码设计

为了提高解码前传半双工中继通信系统的编码增益,提出了一种联合LDPC码编码结构及其度分布优化方法。该结构视信源和中继子码为联合LDPC码的一部分,目的端根据从信源和中继接收的消息进行联合译码,同时获得信源和中继的信息。为了分析联合LDPC码的渐进性能,推导了AWGN信道下联合LDPC码的高斯近似密度进化算法。结合译码收敛条件和度分布约束关系,提出联合LDPC码的度分布优化问题。仿真结果表明:联合LDPC码的渐进性能及误码性能优于BE-LDPC码和独立处理(SP)码。

正交中继信道的信道容量及资源分配

本文研究了一种正交中继信道的信道容量及资源分配问题.其中,源节点到中继节点之间的信道与源节点和中继节点到目的节点之间的信道在时间上相互正交.论文首先求出了系统的信道容量上界及下界,且中继策略为部分译码-转发时,上界和下界相等,从而给出了信道容量.对于高斯正交中继信道,为了最大化信道容量,论文还研究了各种系统资源的优化问题,包括时间、功率等.仿真结果表明,仅对信道的时间分配参数进行优化与优化所有的参数相比,信道容量损失很小,且给出了此时最优时间分配的解析解.

基于选择性子载波的OFDM中继信道无线资源分配算法

针对OFDM中继信道,本文提出了一种基于选择性子载波的无线资源分配算法。文中通过选择信道条件最好的部分子载波进行平均功率分配,并对中继子载波进行优化分配。仿真结果表明,该算法不仅能够提高系统可获取的传输速率,而且可以降低运算复杂度。

空间分集技术对中继信道特性的影响分析

采用发送波束成形技术(TB)和接收最大比合成技术(MRC)分析了多天线情况下的多中继信道特性。研究结果显示k次中继网络能分解成k个独立信道,其中每个信道的增益都不相同,在终端对信号进行了有效地合成。假定所有中继信道的天线总数固定为N,中继信道的功率都是平均分配的,总发射功率等于信号源功率,那么网络的容量下限由N个具有单独天线的中继信道来决定,其上限由一个具有N个天线的单中继信道决定。

MIMO中继信道容量分析

对MIMO中继信道容量做了分析,首先推导了固定信道下的MIMO中继信道容量,然后,给出了瑞利衰落情况下的MIMO中继信道容量的上界和下界。并将容量界推广到了有偏信道的情况,给出了有偏MIMO中继信道的容量上界和下界。

基于不同调度算法的多用户分集MIMO中继信道容量分析

采用平均容量性能来定量分析多用户分集多输入多输出(MIMO)中继信道,中继节点使用放大转发(Amplify-and-forward,AF)协议将接收到的源节点的发送信号重发给目的节点。研究了多用户MIMO中继信道的不同调度算法,即容量公平、最大特征根、最小特征根调度策略和空间独立性调度算法,结果表明空间独立性调度算法有最优容量性能。但是,矢量反馈调度策略的应用使得反向链路容量有较高的反馈负载,而相比于矢量反馈策略,标量反馈方案的反馈量较小。在选择调度方案的时候要充分考虑到这些特性,权衡利弊并折衷选择适宜的调度策略。

多用户MIMO双向中继信道鲁棒预编码

在多用户MIMO双向中继系统中,若使用非理想信道模型,中继处仅能获得部分下行信道状态信息,这样将导致系统性能大幅度下降。由此提出基于最小信干噪比最大化的鲁棒预编码方案。仿真表明,该方案不仅可以使最差信干噪比最大化,也有效地改善了系统的比特误码率性能。

译码转发中继信道下双层延长LDPC码设计

译码转发中继系统中双层延长低密度奇偶校验(LDPC)码设计,一般采用双层密度进化算法,固定下层变量节点度分布来搜索上层变量节点度分布,复杂度很高.针对这一问题,提出了高斯近似算法对上下层变量节点度分布进行整体优化,以达到信源到目的和信源到中继两条链路上的传输速率同时最大的目的,复杂度较低.仿真结果表明,文中设计的双层延长LDPC码的译码阈值与理论限的间隔较小,误码性能与利用双层密度进化算法搜索到的最优码集接近.

基于喷泉编码的中继信道协作方案

首先给出了二进制删除中继信道下基于喷泉编码的多种协作方案，并依性能得出了最优方案，此后借鉴渐近最优喷泉编码的概念，将该最优协作方案扩展到无线中继信道中，并利用排队理论实现了中继节点的最优流量控制，给出了无线中继信道下的中继流控制协作方案。仿真结果表明，基于喷泉编码的中继信道协作方案有效地解决了中继缓存溢出问题，提高了信道的可达速率。

中继信道中基于数字喷泉编码的功率分配策略

引入渐近最优喷泉码的概念,在总功率受限的前提下,讨论无线中继信道的功率分配策略。首先,针对中继缓存有限并且期望提升系统吞吐量的情况,提出合理的排队模型,并据此导出最优功率分配系数的隐式方程。然后,利用数值分析方法,给出加性高斯白噪声信道和瑞利衰落信道下最优功率分配系数的数值解。最后,通过仿真观察并总结了数字喷泉编码下,无线中继信道在可达速率和二进制信噪比方面的性能。

两跳蜂窝移动系统中继信道分配策略

在频率复用因子为1的两跳固定中继节点的蜂窝移动通信系统中,基于现实移动业务分布的时变性和非均匀性,提出了新的中继信道分配策略。与传统的中继信道分配策略相比,该策略不需要BS之间的协作,也能严格控制相邻小区之间同频RS的干扰距离,降低同信道干扰,在较低的系统复杂度下,实现了无线资源的有效利用。

中继信道Chong-Motani-Garg容量界的前向解码可达性(英文)

为了解决基于后向解码的三节点中继信道Chong-Motani-Garg容量界可达通信方案的解码延时过长问题,提出了一种新型的基于前向解码的三节点中继信道通信方案.在该方案中,假定在第b个分组中的发送消息为w=(w1,w2),则中继需要在第b个分组结束时对消息w1进行解码并生成一个新的消息z,而接收机需要在第b+1个分组结束时对消息w1进行解码,然后在第b+2个分组结束时对消息z和w2进行解码.分析结果表明,该通信方案也可以达到Chong-Motani-Garg容量界,并且该方案的解码延时只有2个分组长度,大大短于基于后向解码的通信方案的解码延时.因此,三节点中继信道Chong-Motani-Garg容量界可以通过基于解码延时短的前向解码的通信方案达到.

双向中继信道的模拟网络编码最优功率分配

在双向信息非对称条件下,研究了基于模拟网络编码的双向中继信道中的最优功率分配问题。分别给出了中断概率最小化、和速率最大化意义下的最优功率分配闭式数学表达式,并证明了两种约束下最优功率分配问题的统一性。分析表明:现有的基于模拟网络编码的双向中继信道中的最优功率分配方法是本文提出方法在某些条件下的特例。计算机仿真分析证明了提出的最优功率分配方法在中断概率和和速率性能方面均优于平均功率分配方法。

基于压缩感知技术的双向中继信道估计

设计了一种基于压缩感知(compressive sensing,CS)技术的双向中继信道(two-way relay channels,TWRC)估计方法,并具体采用正交匹配追踪算法(orthogonal matching pursuit,OMP)对OFDM系统下的信道脉冲响应进行估计。双向中继信道往往呈现出稀疏多径结构,这种结构会随着信号空间维数的增大而越加明显。传统的线性估计方法没有考虑到TWRC的潜在稀疏性,因而导致了对关键通信资源的过度使用。而基于CS的TWRC估计方法能够很好地利用这种传输信道的稀疏多径结构,与传统线性估计方法相比,在获得同样估计性能的前提下,需要的训练序列长度大大减少,有效地提高了频谱、能量等资源利用率。同时,所采用的OMP算法的时间复杂度主要依赖于信道稀疏度,因此计算效率往往比传统的方法高。仿真也证实了基于CS的TWRC估计算法的优越性。