协作中继

摘要： 传统无线通信传输和网络接入依赖射频通信技术.随着海量移动设备涌入,频谱资源匮乏、移动设备电能受限等问题对新一代物联网的可持续发展提出了严峻挑战.本文通过融合传统无线射频通信技术与新型可见光通信技术,构建一种基于可见光信息能量同传(simultaneous lightwave information and power transfer,SLIPT)的混合可见光/射频协作通信系统.为了建立可见光信源与远距离目的端之间的有效通信连接,考虑在光源的覆盖范围内存在一个随机移动的离网中继;通过中继转发,可将端到端链路分为可见光通信链路和射频通信链路两部分.在第一跳可见光链路中,中继将接收的光信号分离为用于信息解码的交流成分和用于能量收集的直流成分;在第二跳射频链路中,中继利用收集的能量将解码信号以射频方式转发至目的端.考虑可见光信源受到平均功率与峰值功率的双重约束条件,本文通过综合考虑两跳传输之间差异化信道状态、中继位置、中继信号处理、中继能量收集等不同因素,得到了系统端到端中断概率、数据吞吐量和能量效率的精确闭合表达式.仿真实验结果表明,通过选择合适的参数配置以平衡两跳传输之间的性能,本文所提方案能够有效促进复杂系统内部能量流和信息流的匹配,从而显著提升可靠性、吞吐量和能量效率等关键性能指标.

摘要： 近年来,随着通信技术不断飞速发展,促使用户对通信服务质量提出更高的要求。协作中继技术在扩大无线网络覆盖范围、提升系统性能方面表现出极大的优势。在协作通信系统中,由于各节点除了传输自身信息之外,还需辅助传输其他节点信息,于是会产生更多的资源消耗。同非协作相比,协作通信更有必要采用最佳的分配方式整合系统资源,以实现良好的系统性能。而在资源需求日益紧张的当下,分配资源的难题一直存在,现有资源主要针对功率,因此合理地对有限的功率资源进行分配、更好地提升系统性能就成为了研究的重点。本文主要研究了在功率受限情况下,全双工单向协作中继网络的功率分配问题,并分别与各种功率分配方案进行了仿真验证和性能比较。在考虑直达链路作为有用传输全双工协作中继网络中,使用译码转发协作策略,针对于单功率和总功率联合限制的约束下,从最大化系统信道容量出发,实现功率分配算法,得到自适应的最佳功率组合。

摘要： 为提升网络能效性能,构建了非正交多址接入(non-orthogonal multiple access,NOMA)-无线携能通信(simultaneous wireless information and power transfer,SWIPT)协作中继网络模型,并采用了一种基于黄金分割(golden section,GS)的DinkelBach迭代算法来解决能效优化问题。仿真结果表明:GS-DinkelBach算法在获得精准的能效增益的同时,具有更低的计算复杂度;与传统直连网络模型和中继转发网络模型相比,所建立网络模型的最优能效值分别提升了1.07 dB和2.17 dB。

摘要： 研究了一个下行协作无线数据传输系统,其中基站采用非正交多址接入(NOMA)技术在一个频段上同时为一个近用户和一个远用户提供无线数据传输服务。由于严重的物理阻挡和阴影效应,基站与远用户之间没有直接通信链路。为了实现基站向远用户的无线数据传输,近用户采用无线携能通信技术,为远用户充当协作中继。与现有的大多数研究不同,考虑了实际场景中能量采集电路的非线性特点,采用一个非线性能量采集模型并分析整个系统的中断性能。具体地,首先推导了上述系统的中断概率的积分形式,为了刻画系统相关参数设计对中断性能的影响,进一步采用近似技术获得系统中断概率闭式解并分析了系统参数的最优设计。最后,仿真结果验证了理论分析与优化设计的正确性。

摘要： 针对下行双用户NOMA(Non-Orthogonal Multiple Access)系统模型中存在智能窃听者,该窃听者可自适应地选择被动窃听或主动干扰工作模式,在不精确了解其干扰水平的情况下,部分NOMA用户很有可能遭遇传输质量下降乃至保密中断,这将对信息安全传输构成严重威胁.另外,由于信道衰落,用户的位置对系统整体性能有很大影响,难以保证距离源节点较远用户的传输质量.更值得考虑的是,由于节点的自私性,用户间的协作公平性也是一大挑战.由此,本文设计了一种新型的两阶段用户协作方案.第一阶段,NOMA网络中远端用户采用全双工(full-duplex,FD)干扰智能窃听者.目前,全双工技术一般用于提高频谱资源利用率以及用户数据吞吐量方面,本方案设计将全双工结合预编码矩阵用于干扰窃听,可在不干扰合法用户下有效降低窃听者质量.第二阶段,近端用户可作为一个中继协助源节点转发远用户信号信息,并在接收端采用串行干扰消除(Successive Interference Cancellation,SIC)技术进行解码.考虑到系统中不同用户的信息接收速率与通信需求不同之间的相关性,分别推导了遍历安全容量和遍历容量的解析表达式,同时分析了功率分配因子和用户间协作发射功率等因素对性能的影响.结果表明所提方案比现有方案,近端用户性能提升约21.4％,远端用户性能提升约6.5％,且信息接收更为平稳,并通过Monte-Carlo仿真验证了其正确性.

摘要： 在基于非正交多址接入技术(NOMA)的多用户多中继协作中继网络中,为优先满足混叠信号中的时延敏感信息的服务质量(QoS)需求,对功率因子进行了简单分析,进而找到了关于信道增益的解码限制条件.在给定中继的情况下,根据解码限制条件建立用户集合,进而找到可以使高QoS信号速率最大化的用户中继对作为最佳"用户-中继"来传递信号.并且对该"用户-中继"选择方案下的系统中断概率的表达式进行推导并求出了其渐进式.仿真结果验证了推导结果的正确性,系统的中断概率随着节点数目的 增多而降低,而当信噪比趋于无穷时,系统的分集增益取决于用户数目和中继数目.且与已有文献进行对比,本文提出的用户中继匹配方案的中断性能相对较好.

摘要： 在基于非正交多址接入技术(NOMA)的多用户多中继协作中继网络中,为优先满足混叠信号中的时延敏感信息的服务质量(QoS)需求,对功率因子进行了简单分析,进而找到了关于信道增益的解码限制条件。在给定中继的情况下,根据解码限制条件建立用户集合,进而找到可以使高QoS信号速率最大化的用户中继对作为最佳"用户-中继"来传递信号。并且对该"用户-中继"选择方案下的系统中断概率的表达式进行推导并求出了其渐进式。仿真结果验证了推导结果的正确性,系统的中断概率随着节点数目的增多而降低,而当信噪比趋于无穷时,系统的分集增益取决于用户数目和中继数目。且与已有文献进行对比,本文提出的用户中继匹配方案的中断性能相对较好。

摘要： 随着人们对无线网络需求的日益增长,传统蜂窝网络在容量和覆盖范围等方面的局限性也就越来越明显。本文将中继技术引入传统蜂窝网络中,在基站和用户之间转发信号,以提高小区的容量和扩大覆盖范围,并且引入协作中继的概念,获得分集和复用增益,提高了网络的性能。

摘要： 本发明公开了一种多中继协作的认知水声系统中继选择和功率优化方法，采用中继信任因子比重加权的协作感知方法和基于DF转发协议的水声多中继选择和功率优化方法，针对水声通信中频谱资源短缺、信道衰落及时延严重的情况，构建中继信任因子评价中继性能，中继通过比重加权的方式参与协作感知，有效地提高了感知准确性。同时，在多中继协作网络中，将网络干扰限制及剩余能量纳入效用函数，从功率优化和剩余能量消耗角度考虑，基于遗传算法进行中继选择和功率优化，使网络能耗更加均衡。

摘要： 本发明涉及一种多中继放大转发协作网络的中继选择方法，属于多中继放大转发协作通信技术领域。本发明首先在中继节点处设置信噪比门限值，然后将源节点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方法选出最佳中继，与传统的中继选择方法相比，本发明不仅降低了系统的复杂度，而且，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，本发明的中继选择方法使用了门限值和部分信道信息，可通过对门限值的选择和控制使系统在复杂度和性能之间取得折中。

摘要： 本发明公开了一种基于空时分组码的OFDM中继协作通信系统中继选择方法，适应于AF、DF或AF/DF混合中继协作方式；目的节点根据源节点广播的数据传输帧，判断直达链路是否满足传输要求，如不满足则需协作，目的节点广播中继选择帧，中继节点估计中继节点至目的节点信道；同时基于来自源节点的数据传输帧，中继节点估计出源节点至中继节点信道，计算判决量；当判决量是大于设定的门限值时，该中继节点则有机会参与协作；目的节点告知源节点所采取何种传输模式，并告知所有有机会参与协作的中继节点是否在第二个阶段参与协作以及空时分组码的编码方式。提高了协作传输的可靠性及传输效率，增加了中继选择的成功率，降低了中继节点的能耗。

摘要： 本发明公开了一种单源多中继协作通信系统中基于中断优先的中继选择方法，针对“中断最优”最优公平选择策略不能保证较大的系统吞吐量的缺点，本发明首先在目的节点上为每个中继设置独立的转发次数计数器；之后选出信道容量高于中断容量的中继进入待选集合；然后从待选集合中选择转发次数较少的中继进入优选集合，再从优选集合中选择信道质量最优的中继进行转发；每个中继每转发一次其转发次数计数器增加一次；在每个协作周期中重复上述步骤至所有协作周期完成。本发明在选择中继时综合考虑信道质量和公平性，在保证高公平性的基础上提升了系统吞吐量，具有很好的效果。

摘要： 本发明公开面向双向传输FD多中继协作SWIPT网络的中继协作传输方法，属于计算、推算或计数的技术领域。本发明基于采用动态PS策略的SWIPT接收机，以单链路中断概率最小化为优化目标，在优化中继PS系数的同时，进一步优化不同频段信号功率分配系数。同时以双向链路遍历容量和最大化为优化目标，分析了多种RS算法的性能和适用场景。选择本发明的SWIPT接收机结构的中继节点参与面向双向传输FD多中继协作SWIPT网络双向通信，实现功率有效分配，提高系统传输效率。

摘要： 本发明公开面向FD多中继协作SWIPT网络的中继选择优化方法，属于计算、推算或计数的技术领域。就该优化方法又提出发射端已知各中继电池电量信息和发射端未知各中继电池电量信息两种应用场景，以目的节点信道容量最大化为优化目标，通过在时间上充分利用中继处的能量收集模块增加了被选择中继处的发射功率，从而进一步提升了系统容量。本发明提升了全双工多中继协作SWIPT网络中单中继选择算法、贪婪中继选择算法和穷竭中继选择算法这三种中继选择算法的容量性能和中断性能。

摘要： 本发明公开了一种中继协作无线网络中最优中继选择方法及系统。所述方法在源节点将信号广播到多个中继节点的过程中，获取每个中继节点到目的节点的信道衰落增益；并根据中继节点到目的节点的信道衰落增益确定最优中继选择准则；根据最优中继选择准则确定最优转发中继和最优干扰中继；从而可以选择所述最优转发中继将所述信号解码转发至目的节点；采用所述最优干扰中继对非法节点产生最大干扰。采用本发明方法可以在非法节点的信道状态信息未知的情况下，通过最大化任意两个中继之比的方式选择最优转发中继与最优干扰中继，并且极大降低了计算复杂度。

摘要： 本发明公开了一种多中继协作的认知水声系统中继选择和功率优化方法，采用中继信任因子比重加权的协作感知方法和基于DF转发协议的水声多中继选择和功率优化方法，针对水声通信中频谱资源短缺、信道衰落及时延严重的情况，构建中继信任因子评价中继性能，中继通过比重加权的方式参与协作感知，有效地提高了感知准确性。同时，在多中继协作网络中，将网络干扰限制及剩余能量纳入效用函数，从功率优化和剩余能量消耗角度考虑，基于遗传算法进行中继选择和功率优化，使网络能耗更加均衡。

摘要： 本发明公开了一种能量采集多中继协作通信系统的中继选择方法，属于协作通信技术领域。包括步骤:系统场景分析，问题归结；系统数学模型建立；然后利用优化方法求出最优解。本发明针对特殊的应用场景，来源实际应用，区别与以往的多中继选择方法，考虑基于能量采集的多中继协作通信，并推导推导出该场景下的吞吐量的表达式，最大化通信节点之间的吞吐量性能，进行最优化问题的求解，具有现实的指导意义。本发明针对最优化问题的求解，采用凸优化处理，转化优化问题的目标函数，不经过近似计算，不影响问题的精度的同时极大的降低的计算复杂度，减少系统开销产生的时延，寻优过程采用拉格朗日乘子方法，寻优速度快，算法迭代过程中采用次梯度方法，并选用渐进步长，寻优更加精确。

摘要： 本发明针对无线通信网络中的非对称多源(节点)‑单中继(节点)协作系统，提供了一种基于放大再转发协议的协作中继策略。系统建模为供不应求的卖方市场，且买方之间展开非协作博弈。协作中继策略主要包括中继节点协作功率资源的价格策略和分配策略以及源节点的中继选择策略：价格策略顾及了源节点之间的公平性，同时有效刺激中继节点参与协作；分配策略基于分布式求解算法得到纳什均衡解，从而确定分配功率值，保证了各源节点效用的最优性；选择策略从系统整体性能最优角度考虑，给出了源节点是否参与中继的标准。