基于能量采集的译码转发中继系统功率分配算法

本文针对基于能量采集的译码转发(DF)中继蜂窝异构网络,提出了一种系统容量最大化的功率分配算法。中继和用户节点均采集由基站发送的射频信号的能量;利用采集到的能量,通过时分多址方式,用户节点经中继将信息发送给基站。在满足中继和用户节点采集能量的因果性限制及总功率受限条件下,构建了系统容量的优化模型。利用拉格朗日乘子法和KKT(Karush-Kuhn-Tucker)最优条件,为使系统容量最大化,对中继和用户功率进行分配;通过等效信道增益,将中继功率和用户功率联合优化问题简化为用户功率优化问题,然后通过次梯度算法获得功率最优解。仿真结果表明,与受限于中继和用户采集能量因果性的用户平均功率算法相比较,本文算法可以提高系统平均容量。

基于MIMO-OFDM协作系统的中继混合选择合并算法

提出了一种基于MIMO-OFDM协作系统的多中继混合选择合并算法。算法原理主要是采用地理位置信息得到一个性能最优的AF(放大转发中继)中继节点,根据瞬时信噪比门限值或相对最小BER门限值选择符合要求的多个DF(译码转发中继)中继,所选择出来的最优AF中继和多个DF中继将协作MIMO-OFDM系统完成信号的转发,最后在目的节点处对直传链路信号和中继链路信号进行最大比合并(MRC)。对该算法进行了理论分析,并研究了该算法对系统误比特率性能的影响,并在MATLAB上进行链路级仿真分析比较。仿真结果表明所提出的多中继混合选择合并算法能有效提高空间分集增益,从而降低系统误比特率。

基于随机几何理论的中继OFDM系统容量分析

该文将随机几何理论应用于特定的基于译码转发(DF)中继的OFDM系统中,通过推导分析建立基于随机几何理论的中继OFDM系统容量模型。文中假设用户在环域范围内服从随机均匀分布,同时假设接入域用户之间存在频率复用,通过在考虑接入中继链路对接入基站链路的共道干扰时,以干扰积分上限值替代实际干扰值等理论分析,在中继和基站节点功率受限的情况下,得到完整的系统闭合容量表达式模型。并通过仿真对基于容量模型的系统传输速率值与理论值进行了比较,仿真结果证实了该文所建立的容量模型的合理性。

基于分组内时间切换的无线信息与功率中继传输

研究了采用译码转发机制的无线供电中继网络的能量与信息传输。与常规译码转发中继网络不同,本文在能量受限的中继节点上配置能量收集单元和可充电电池。在进行信息转发之前,中继节点对收集到的能量进行累积。同时,提出了一种基于分组内时间切换的收集—传输—存储模式,在每一传输分组内进行基于时间切换的无线能量与信息传输。通过将有限容量电池的能量水平建模为具有两步状态转移的有限状态马尔科夫链,给出了收集—传输—存储模式在Nakagami?m衰落信道下的中断概率闭合式。仿真结果表明:相比未采用分组内时间切换的收集—传输—存储模式,本文所提机制极大地提高了中断性能和成传速率。

全双工多跳安全中继系统的性能分析

为了解决大规模无线网络或当源节点和目的节点相距较远场景的安全传输问题,提出一种采用波束成形的全双工多跳译码转发(Decode-and-Forward,DF)安全中继系统,考虑迫零发射、最大比合并波束成形技术,推导其在瑞利衰落信道上的平均安全速率(Average Secrecy Rate,ASR)的精确表达式。计算得到的全双工多跳DF安全中继系统ASR和仿真结果吻合,表明全双工多跳DF安全中继系统ASR理论分析的正确性;同时仿真结果表明,目的节点发射、接收天线数的增多可以提升多跳DF中继系统的物理层安全性能,且接收天线数的增多对系统安全性能的提升效果更加显著,而中继节点数的增多会恶化多跳DF中继系统的物理层安全性能。

基于蜂窝网络的D2D通信传输模式选择方案

D2D技术作为5G通信的一项关键技术,其优势之一为利用D2D用户间的短距离通信来提高端到端的传输速率。而当D2D用户间距离较大时,由于用户发射功率有限,这一特性不再凸显。本文考虑利用中继技术增强D2D链路的性能。在传统D2D通信模型的基础上,本文进一步分析研究了放大转发(Amplify?and?forward,AF)和译码转发(Decode?and?forward,DF)两种中继辅助下的D2D通信模型,并提出了相应的模式间选择方案。特别地,该模式选择方案以闭式解的形式表述,且仅包含基本数学表达式。仿真结果表明,采用本文所提出的模式选择方案后,随着系统参数的变化,系统始终选择性能最优的通信模式进行端到端的通信,系统性能得到了显著提升。