放大转发双向中继网络的总速率最大化

在一个双向中继网络中,2个终端在中继节点的帮助下,通过一个共享的半双工无线信道进行信息交换,它能够增大系统单位时间的吞吐量,放大转发的双向中继网络就是其中的一种形式,该模型因为它的简单易用而受到关注,并在无线网络通信中得到了广泛的运用。本文研究如何在达到最大速率传输的同时,系统的传输可靠性相对达到最大。

放大转发双向中继网络中基于粒子群优化的源功率控制算法

研究了基于放大转发的双向中继网络中的源功率控制问题,其中双向中继网络包含两个终端节点与多个中继节点。基于粒子群优化理论,文中设计了一种用于在给定网络总发送功率时,最大化双向中继网络速率和的源功率控制算法。通过仿真表明,相对于不考虑源功率控制的已有算法,本算法能够有效提高双向中继网络的速率和。

多用户MIMO网络的OFDM放大转发双向中继策略

在多用户MIMO通信网络中,该文提出一种新的放大转发双向中继策略,在第1时隙的多址传输中采用OFDMA,在第2时隙的广播传输中采用OFDM/SDMA,通过利用频率分集和空间分集提高了系统性能。针对双向中继传输的特点,采用两种方法在每个子载波上设计了中继波束形成矩阵,即信漏噪比(SLNR)准则和块对角化迫零(BDZF)准则。利用割集理论推导了该双向中继网络的容量域上界。仿真结论表明,所提出的双向中继策略在系统和速率性能上优于其他3种中继策略,并能逼近所推导的容量域上界。

一种利用软信息网络编码在双向中继网络进行估计转发的方法

在本文中,我们为双向中继网络(Two-way Relay Networks)设计了一种崭新的估计-转发(EF:Estimate-and-Forward)方法.在中继端信道解码后首先得到每一比特的对数似然比(LLR:Log-Likelihood Ratio),然后利用两个方向的比特LLR进行软信息网络编码,并借此构造出中继端的发送信号.因为此方法保留了两端比特信息的软信息并抑制了噪声,所以在任何条件下它的性能都要优于传统的放大-转发(AF:Amplify-and-Forward)方式和解码-转发(DF:Decode-and-Forward)方式,文中详细推导了三种转发方式的最大可达速率,得到EF方式下最大可达速率的上界和下界,还证明了EF方式较其它两种方式节省功率消耗,并通过仿真得到了速率曲线与误码率曲线,明确的验证了EF的优势.

不对称放大转发双向中继功率分配及中继位置选择

该文研究基于放大转发中继的不对称双向中继系统容量问题。首先,在瑞利衰落信道环境下,从双向通信的角度,通过理论分析得出其中断概率精确表达式和渐进表达式。理论分析发现节点发射功率和源节点目标速率共同决定系统中断概率,并且在大多数业务下系统中断性能仅取决于单向链路,而与另一链路无关。基于此,以优化系统中断性能为目标,提出一种基于业务知识的节点功率分配算法和中继位置选择算法。数值仿真实验结果表明,通过功率分配和中继位置选择可以显著提高不对称放大转发双向中继系统的中断性能。

基于压缩感知的放大转发双向中继信道估计

为了更有效地对放大转发双向中继信道进行估计,对级联卷积信道的稀疏特性进行了分析,并基于其稀疏性,采用压缩感知技术,通过合理地设计导频将合成级联卷积信道分解成2个独立的级联卷积信道分别进行信道估计。研究分析和仿真结果表明,级联卷积信道具有稀疏性且其稀疏度在一定范围内变化。所提的方案只需在端节点对级联卷积信道进行估计就可以完成双向信息的交换,提高了频谱效率,降低了信道估计误差,并且无需信道稀疏度的先验信息。

基于MSMSE的MIMO放大转发双向中继信道中波束成形设计

本文主要研究了基于最小化均方误差和准则的MIMO放大转发双向中继信道中的波束成形向量(矩阵)的设计。我们分别在集中式与分布式两种应用环境中提出了一套解决方案。在集中式方案中,多个中继之间完全协作,因此将多个单天线中继等效成一个多天线的中继节点,设计了基于所有中继天线的总功率控制的波束成形向量(矩阵)。在分布式方案中,中继节点之间无协作,分别设计了基于所有中继总功率控制波束成形向量(矩阵)和基于单个中继功率控制的波束成形向量(矩阵)。仿真表明,通过波束成形设计,可以显著提高通信节点平均误码率。由于中继节点之间的完全协作,集中式方案要优于分布式方案。但是,由于中继结构简单,分布式方案更易于在实践中应用。

多用户不可信放大转发无线中继网络安全性能分析

针对放大转发无线中继网络,对直接链路和中继链路进行联合设计,研究不可信中继节点对系统安全截断概率(SOP,secrecy outage probability)性能的影响。根据不同的选择准则,最佳用户被选中,在不可信中继节点的协助下,最佳用户向目标用户发送信号。为减少信息泄漏,基于直接链路和中继链路的信道状态信息条件,我们提出三种不同的选择准则,并且推导了不同准则下SOP的解析式及其渐近表达式。数值仿真对比了三种准则下系统的SOP性能,给出了各自的分集增益阶数,验证了理论分析。

基于AHMT放大转发协作网络中继选择算法

对于单源多中继放大转发(Amplify and forward,AF)协作网络,传统中继选择方法存在难以在性能和复杂度之间取得折中的问题。结合最佳调和平均和SR门限算法,提出了一种基于AHMT(Approximate Harmonic Mean with Threshold,AHMT)中继选择算法。该算法首先在中继节点处设置信噪比门限值,然后将源S到中继R链路的瞬时信噪比大于门限值的中继作为待选中继。最后在待选中继集合中通过最佳部分信道AHMT算法选出最佳中继。仿真结果表明:与传统算法相比,所提算法不仅降低了系统的复杂度,而且性能更优,在高信噪比和中继个数较多时均可逼近传统最佳调和平均算法。

电力线双向中继通信中基于估计转发和门限近似的物理层网络编码算法

编码协作技术可提高电力线远距离通信的性能。为了满足非对称电力线双向中继系统的要求,针对中继脉冲噪声,提出了一种基于中继概率密度函数的估计转发和门限近似的物理层网络编码算法。首先分析了中继信号的概率密度分布,推导了中继编码信号的均值和方差公式;接着分析了不同信道参数下中继概率密度函数的平层特性,利用门限法对多维信号进行了简化近似。最后针对提出的算法进行了算法仿真,仿真结果验证了所提算法的有效性和可靠性;并存在最优化的功率分配因子。

放大转发中继网络中的干扰检测

由于放大转发中继网络中信宿接收噪声为两级链路噪声累积,使得中继处所受同道干扰功率难以估计。于是,提出一种适用于AF中继系统的中继干扰能量检测法。该方法中,中继将训练块内的噪声选择性置零,使得中继训练序列不再受噪声影响;信宿利用中继训练序列估计出中继—信宿链路信道状态信息后,均衡得到训练块冗余频点上的噪声值,进而用噪声值估计中继干扰功率。仿真结果表明,所提方案在高信噪比区域能够准确估计出中继干扰功率。

应用Kalman滤波器估计放大转发双向中继联合信道

针对遵从放大转发协议的双向中继网络的联合信道估计问题,提出了一种基于Kalman滤波器的新方法。根据联合信道构成特点将其划分为自干扰部分及传输部分,通过AR模型对这两部分自相关函数进行近似化处理,建立了联合信道时变过程的状态方程,结合接收的训练序列信号,给出了具有Kalman滤波器形式的估计方法。在证明了该方法的一致收敛性质的同时,列出了误差性能限所满足的Riccati方程表达式。仿真结果表明,新估计方法相比于最大似然方法在均方误差方面具有明显的性能优势。

放大转发双向中继系统中降低总功率的波束成形设计

本文研究了多天线放大转发双向中继系统中在满足源节点信噪比要求条件下最小化系统总功率的波束成形设计问题。该问题是非凸优化问题,为了有效求解该问题,采用分层优化方法将原问题分解成发送波束成形向量优化、接收波束成形向量优化和中继波束成形矩阵优化三类子问题。发送/接收波束成形向量通过求解Rayleigh商最小化问题来获得。中继波束成形矩阵优化问题通过半正定松弛方法转化成半正定优化问题来求解。在求解这三类优化问题的基础上,提出了一种迭代波束成形算法,并采用单调有界序列定理证明了所提算法的收敛性。计算机仿真表明:所提算法经过若干次迭代即可收敛到稳定点;相比于已有算法,本文算法能显著降低系统总功率。

双向放大转发中继系统最优功率分配策略研究

为了提高双向中继系统总速率,针对双向放大转发中继系统提出了一种运用信噪比平衡技术进行各节点间功率分配的最优功率分配方案,并推导得出了最优功率分配方案表达式。理论分析和仿真结果表明,所提出的最优功率分配方案有效提高了系统可达总速率,改善了系统性能。

基于深度学习的两跳放大转发中继网络多中继选择策略

以接收端的平均接收信噪比(SNR)最大化为目标,两跳放大转发中继网络多中继选择策略问题被规划为0-1非线性整数规划问题,其最优解只可以利用穷举法得到.提出基于深度学习多中继选择策略,降低时间复杂度.仿真结果表明:与穷举法相比,该方法能够达到几乎相同的平均接收SNR,且其时间复杂度明显低于穷举法.

卫星通信系统双向中继转发自干扰消除算法

针对卫星通信系统频谱资源日益紧张、邻带干扰难以消除的问题,提出了一种双向中继转发自干扰消除算法。该算法对地面通信站上、下行频带采用相同的匹配频带,并通过中继卫星进行放大转发实现频率复用;利用地面通信站对自身发射信号已知的特点,通过延时寄存器对自身发射信号进行多抽头采样,然后根据各抽头采样对接收信号的干扰影响,对抽头采样进行加权处理并赋予不同权重,以减小自身发射信号的干扰;最后采用网络栅格方案对剩余信号进行解码。该算法可依据不同的信号调制方式和码延时长度动态调整网络栅格的大小,在保证误码率的情况下,能有效降低解码复杂度,从而缩短卫星通信链路的建立时间。仿真结果表明,与基于全网络栅格方案的双向中继转发通信相比,在16APSK调制下误码率为10-3时,信噪比为27dB,但解码复杂度只相当于全网络栅格方案的10%。

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。

多天线双向中继转发的优化方法研究

本文对多天线双向中继放大转发方案进行了研究。首先,基于最小化均方误差的准则,通过对上行链路和下行链路进行联合优化,推导出了相应的中继优化方法,该优化方法能够实现最优的链路可靠性。然后,基于该优化方法,利用部分信道状态信息和信道统计信息,针对固定中继和移动中继两种不同的通信场景,分别设计了不同参数控制下的鲁棒性实现。理论分析和计算机仿真都表明所提方案具有明显的性能增益。

基于网络编码的双向中继系统中断性能分析

研究了频率非选择性瑞利衰落信道中,基于网络编码的双向中继系统的中断性能问题。基于放大重传(Amplify-and-Forward,AF)和联合解码重传(Joint Decode-and-Forward,JDF)机制,在瑞利衰落信道环境下,通过理论分析得出一般情况下的节点和系统中断概率解析式。在此基础上完成了数值仿真实验,结果表明在小信噪比情况下,JDF的中断性能优于AF系统;在大信噪比情况下,AF的中继性能将超过JDF系统的中断性能;随着信噪比以及信道不对称度的增加,AF和JDF系统的中断性能将趋于相同。此外,研究还发现,当速率大于0.5 bit/s.Hz时,JDF系统的中断性能急剧下降。

高斯信源下多中继网络的分布式压缩转发系统与优化设计

提出了一种模拟高斯信源通过多中继网络进行压缩转发的系统模型,该系统模型可以描述实际中传感器受限于环境或成本,只能进行简单的模拟信号发送,而中继器能够进行复杂的分布式信源编码和信道编码的传感中继网络。本文提出了该系统的理论分析框架,对传感器网络的分布式信源编码问题,采用CEO理论建立多中继网络的率失真函数,结合Shannon信道容量理论,将传感器网络与数字通信网络建立联系。本文提出了系统的优化设计理论方法,在总功率受限条件下,在传感器网络和通信网络之间进行功率分配,使信噪比性能达到最大。理论分析和仿真结果表明,本文提出的方法比模拟中继转发系统在低信噪比区域抗干扰性能更好。在高信噪比区域,随着总信噪比约束的增大,可提高至10dB以上。