基于网络编码的双向多中继系统中断概率分析

网络编码在双向多中继系统中已经得到了广泛地研究,并有效地提高了双向多中继系统的吞吐量。首先本文导出了在译码转发方式时,独立正交信道和多接入信道下基于网络编码的双向多中继系统平均中断概率表达式。Monte Carlo仿真和理论分析非常吻合,验证了理论分析的正确性。之后分析了系统平均中断性能在不同信噪比和不同中继节点个数等多种情形下与功率分配因子的关系,揭示了功率分配因子与系统总功率和中继节点数量之间的内在关系。仿真结果表明,双向多中继系统采用网络编码进行传输时,在独立正交信道下和多接入信道下的功率分配因子取值在区间[0.5,0.6]内能够获得最优的系统中断概率性能,并且多接入信道下的系统中断性能要好于独立正交信道。

基于张量分解的MIMO多中继系统半盲信道估计方法

针对多输入多输出三跳中继系统,提出了一种基于张量分解的半盲信道估计方法.该方法通过对接收信号构造基于张量分解的PARAFAC和PARATUCK2模型,通过两阶段的迭代算法拟合张量模型.两阶段迭代算法利用ALS拟合PARAFAC模型估计复合信道和发送信号,并利用TALS拟合PARATUCK2模型并行估计三跳信道矩阵.与已有的信道估计方法相比,该方法只需少量的导频序列便能并行估计三跳信道矩阵,不仅可以避免误差叠加,而且提高了系统的频谱利用率,仿真结果验证了其有效性.

天线多中继系统中分布式预编码方案的研究

在天线多中继系统优化问题的研究中,一般多中继系统源节点到中继和中继到目的节点的两个阶段的信道矩阵必须与其它中继节点共享,将使得系统开销增大。针对以上问题,提出了一种中继节点之间信道状态信息(CSI)连续共享方案。在源节点发送过来的CSI中,不是采用传统的以广播方式发包给所有中继,而是根据相位信息与中继节点矩阵的匹配,通过中继发送到目的节点。在中继节点处设计一种多用户分布式预编码方案,以改善和平衡目的节点接收信号的功率,使接收机实现相干合成,完成系统优化设计。仿真表明,提出的编码方案提高了系统容量,降低了编码复杂度,缓解了多入多出多中继系统中多路信号之间的干扰,提高系统的频谱效率,能很好地适用于多中继系统中。

基于自谐振线圈参数优化的多中继无线供电系统效率提升研究

印刷电路板(printed circuitboard,PCB)自谐振线圈可以避免绕线引起的偏差,且不受分立补偿电容的影响,应用在多中继无线供电系统中极具前景。针对PCB自谐振线圈结构参数优化不完全所导致的多中继无线供电系统传输效率低下的问题,该文给出了一种用以提升系统传输效率的PCB自谐振线圈结构参数优化设计方法。首先,建立了多中继无线供电系统的传输效率模型,并分析了线圈的电参数对传输效率的影响机理;其次,详细推导了线圈电参数与线圈的匝数、介质厚度、线宽、铜箔厚度、介质损耗角正切值以及介电常数之间的关系;然后,基于上述关系,以传输效率最高为目标,优化了线圈参数;最后,利用优化后的PCB自谐振线圈搭建了一套五线圈无线供电系统实验样机。实验结果表明,采用优化后的PCB自谐振线圈传输效率最高可达76.5%,相比优化前33.1%的传输效率,提高了43.4%。

多中继无线供电系统线圈-电路参数优化设计研究

多中继无线供电系统包含线圈自感、互感、内阻、工作频率、补偿电容等众多设计参数。在满足负载功率需求的前提下,如何优化这些参数来设计系统输入输出特性并提升系统效率仍不明确。为此,该文以系统传输效率最优为目标,以同时实现恒压输出和零相角(zero phase angle,ZPA)输入特性为约束条件,提出了一种多中继无线供电系统线圈-电路参数优化设计方法。首先,基于二端口网络模型分析了恒压输出和ZPA输入的实现条件,以及传输效率的关键影响因素;其次,基于耦合系数与品质因数乘积指标对宽频率范围内的线圈最优匝数进行了分析;并根据所得到的最优线圈参数,提出了考虑恒压输出与ZPA输入特性的系统电路参数优化设计方法;最后,基于优化的线圈和电路参数搭建了一套五线圈无线供电系统样机,对线圈特性、输入输出特性以及系统效率进行了实验,验证了所提出参数优化设计方法的有效性。

多中继无线电能传输系统环路失谐特性分析

环路失谐是多中继无线电能传输(MR-WPT)系统亟待解决的一个难题。为了找出环路失谐对MR-WPT系统的影响规律,对比MR-WPT系统在完全谐振、单个线圈环路失谐和两个线圈环路失谐条件下各个线圈环路电流幅值和相位的变化,分析系统失谐特性。最后,提出了一种基于频率调节的方法来保持系统整体谐振,并通过仿真验证其可行性,为改善环路失谐后的系统性能提供了解决思路。

多中继OFDM系统选择性子载波中继和功率分配算法

对于多中继OFDM放大转发协作通信系统,在各个中继节点功率独立受限的条件下,中继节点转发子载波的数目较多时,每个子载波所能分配到的功率较少,而将此中继节点转发的部分子载波转由空闲的中继节点转发,可以获得更大的功率增益。为此,本文提出了一种改进算法。在中继节点距离源节点较近时,充分利用空闲中继节点的功率,提高系统容量,在中继节点距离源节点较远时,削减中继节点数目,降低系统复杂度。仿真结果表明,本文算法在中继节点距离源节点较近时获得了更大的系统容量,在中继节点距离源节点较远时,保持系统容量基本不变,降低系统复杂度,易于实现。

基于DF中继的认知OFDM协作系统的资源分配算法

针对多中继认知OFDM协作系统的中继和功率分配采用的拉格朗日对偶分解法虽然具有较好的性能,但计算复杂度较高这一问题,提出了一种低复杂度的资源分配算法。该算法放宽了中继选择因子的整数约束条件,综合考虑认知用户各子载波的信道条件和对主用户的干扰进行中继选择。根据系统总功率和干扰约束的特点,提出一种次优功率分配算法对功率进行分步求解,在保证系统容量有所增加的基础上降低了算法的计算复杂度。仿真结果表明:本文提出的算法不仅保证了认知用户对主用户产生的干扰在临界值以内,而且使认知用户的系统容量得到了较大的提升,具有一定的可行性。

UWB多中继协作系统传输策略设计

为超宽带(ultra wide-band,UWB)多中继协作系统设计提出了以最小化每符号全系统平均能耗为目标的高能效协作传输(energy-efficient cooperative transmission,ECT)和以最小化系统中断概率为目标的中断概率最优化传输(outage probabilityoptimal cooperative transmission,OCT)两个最优化不同系统性能的协作传输策略。仿真结果表明,ECT传输策略在能耗方面优于OCT策略,且ECT传输策略下的中断概率远远大于OCT传输策略。因此,系统的节能设计必须在能耗与其他系统性能之间进行折衷。

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。

Joint Subcarrier and Power Allocation for DF-Based Multiuser Two-Way Relay Networks

Two-way decode-and-forward(DF) relay technique is an efficient method to improve system performance in 5G networks.However,traditional orthogonal frequency division multiplexing(OFDM) based two-way relay systems only consider a per-subcarrier relay strategy,which treats each subcarrier as a separate channel,which results in significant sum rate loss,especially in fading environments.In this paper,a joint coding scheme over multiple subcarriers is involved for multipair users in two-way relay systems to obtain multiuser diversity.A generalized subcarrier pairing strategy is proposed to permit each user-pair to occupy different subcarriers during the two transmission phases,i.e.,the multiple access and broadcast phases.Moreover,a low complexity joint resource allocation scheme is proposed to improve the spectrum efficiency with an additional multi-user diversity gain.Some numerical simulations are finally provided to verify the efficacy of our proposal.

网络编码机会协同中继中断概率分析

采用机会,给出了在译码转发方式下基于网络编码的双向多中继系统平均中断概率表达式,通过Monte Carlo仿真,验证了理论分析的正确性。随后分析了功率分配因子与信噪比和中继节点个数在不同情形下的系统中断性能,指出了功率分配因子与系统总功率和中继节点的内在关系。仿真结果表明,在双向多中继系统中采用网络编码和机会中继时,功率分配因子取值在0.6或0.6附近时能够获得最优的系统中断性能。

信息感知的分层加权干扰消除编码缓存

为了消除多中继系统未请求子文件的干扰,提高系统传输总自由度,提出了信息感知的分层加权干扰消除编码缓存方案。该方案根据用户、中继的缓存容量、用户和文件数量将系统划分为两个子系统,联合设计加权干扰消除、正交单播和去中心化编码多播来最小化链路负载和提高系统总自由度。对于子系统Ⅰ,在单次无干扰传输子文件数大于用户数时引入单播,相对传统干扰消除,可获得的额外总自由度增益。在子系统Ⅱ中,提出了多中继协作编码传输,极大地降低了传输次数,提高系统总自由度。仿真表明,在单次无干扰传输子文件数小于用户数时,所提方案获得的总自由度优于传统未编码缓存方案,可实现最低1.3倍的总自由度增益;与传统干扰消除方案相比,所提方案可获约10.6%的总自由度增益。