一种基于混合智能算法的协作中继选择新方法

针对多用户多中继场景下协作通信系统的中继选择问题,提出了一种基于混合智能算法的协作中继选择新方法。不同于现有的为每个源节点分配一个中继节点的中继选择方法,新方法建立了为每个源节点分配一个或多个中继节点的优化模型,以最大化多用户多中继协作系统的最小接收信噪比为优化目标,采用结合了模拟退火与遗传算法的混合智能算法来搜寻中继选择问题的最优解。仿真结果表明,所提方法可显著提高目的端的接收信噪比,且算法具有较强的全局搜索和快速寻优能力。     

基于萤火虫算法的多中继功率分配

为了充分实现中继协作,降低多中继协作通信系统功率分配优化问题的计算复杂度,提出了基于萤火虫算法的多中继功率分配方案。在一定的总功率和节点功率约束下,以最大化平均信噪比为优化目标函数,建立了多中继协作系统的功率分配最优化模型。选取该目标函数作为萤火虫的适应度函数,用向量表示萤火虫的状态,该向量的维数为待分配源节点和中继节点的个数,通过萤火虫聚集得到种群中最好的萤火虫,即可获得渐进最优功率分配。仿真结果表明,与平均功率分配相比,基于萤火虫算法的功率分配方案能降低2.44%~6.17%的比特差错率,提高了系统性能。     

快慢速自适应融合的安全中继选择

针对无线通信中的物理层信息安全问题，在无线安全协作网络中提出了一种基于快慢速链路自适应融合的安全中继选择方法。该方法根据移动速度选择链路自适应类型，根据干扰节点对安全容量的“正”或“负”效应使用或不使用干扰节点，基于安全容量最大化准则进行中继选择。在此基础上，对所提安全中继选择方法进行了性能分析，推导了中断概率表达式。中断概率的仿真曲线和理论曲线很吻合，验证了理论分析的正确性。同时，仿真结果显示，相对于采用单一快速链路自适应，基于所提中继选择方法的安全协作通信系统具有更低的误码率和更大的安全容量，在“正效应”条件下干扰节点有助于提升系统安全容量。     

基于有限域的QC-LDPC码编码协作通信及其联合迭代译码技术

为了提高系统的性能和易于工程实现,提出了基于有限域加群构造的QC-LDPC码,通过特殊的构造方法构造出满秩的QC-LDPC码并将之应用于编码中继协作通信系统的源节点和中继节点处,并由此构成了总体校验矩阵,导出了双层Tanner图,目的节点处采用基于双层Tanner图的联合迭代译码算法。仿真结果表明,误码率为10-5、迭代5次时,理想中继协作通信系统的性能好于非协作和非理想中继协作系统的性能,分别为1.3 dB和1 dB;并且S-D与R-D信道的信噪比相等时,S-R信道信噪比越高,非理想中继协作通信系统的性能越好。     

双中继协作通信的功率分配改进方案

为克服信息处于深度衰落情况下单中继协作困难,减少多中继协作目的端信号处理的复杂度,给出了双中继节点参与协作通信的功率分配方案。两个中继节点分别采用放大转发(AF)、译码转发(DF)以及混合译码放大转发(HDAF) 3种协作方式进行通信。在满足一定的中断概率和节点功率限制情况下,利用MATLAB软件中的Fmincon优化函数,得到了各节点的最小发射功率。数值分析表明,在相同条件下,两个中继节点采用HDAF协作方式比采用AF协作方式、DF协作方式消耗的系统总功率分别少4～9 dBm、0.5～1 dBm,最大限度地节约了系统功率的消耗。     

一种基于非正交信道的分布式中继选择及功率分配方法

针对非正交两跳多中继协作通信系统中的分布式中继选择问题,提出了一种基于非正 交信道的中继选择准则,简化了系统的设计。分析了其误码率性能,给出了其解析表达式 和以总功率为约束条件下的最优功率分配方案。仿真结果表明,最佳中继选择准则明显优于 传统的中继选择准则,且在最优功率分配方案下,可以获得明显的分集增益,系统的误码率 显著下降。     

基于深度强化学习的协作通信中继选择

协作通信是无线传感器网络(Wireless Sensor Network，WSN)实现数据可靠传输的关键技术，而协作通信技术的关键在于中继方案的选择。为此，提出了一种基于深度强化学习的协作通信中继选择算法(Deep Q-Learning Based Relay Selection Scheme,DQ-RSS)。首先，将WSN中具有中继选择的协作通信过程建模为马尔科夫决策过程，并采用Q学习在未知网络模型的情况下获取最佳中继选择策略；其次，针对高维状态空间下Q学习收敛时间长的问题，采用DQN(Deep-Q-Net)算法来加速Q学习的收敛。对比仿真实验结果表明，DQ-RSS在中断概率、系统容量和能耗方面均优于现有的中继选择方案，且能够有效节省收敛时间。     

认知选择协同分集任意信噪比中断概率的分析

选择中继已被证明是一种有效和实用的协作分集方法.但是,现有的分析主要集中在渐进高信噪比(SNR)区域,因此,研究认知选择协同分集系统任意信噪比的中断概率具有现实意义.推导了瑞利衰落信道选择中继协议的中断概率解析式,并进行了仿真.仿真结果表明,选择中继协议在任意信噪比情况下,增加中继节点可降低中断概率,而解码中继协议(DF)在低、中信噪比情况下不一定降低中断概率;同时,选择中继协议的中断性能和分集增益随频谱空穴检测能力的提高而增强.     

基于议价博弈论的无线协作中继网络性能改进算法

针对自私性无线协作中继(CR)网络中的放大再中继(AF)和解码再中继(DF)协议,分别给出 公平且有效率的协作中继功率分配方案。两种方案虽然具体研究内容有差别,但有着共同 的研究策略。首先,将节点间的协作功率选择问题建模为纳什议价博弈问题(NBP);然后, 通过求取其纳什议价解(NBS)获得协作节点的共赢策略;最后,针对AF和DF协议分别给出计 算机仿真。仿真结果表明,所提出协作中继性能改进算法的效率性体现在所有协作节点在AF 和DF协议中均获得信号接收质量的提高,其公平性则体现在任意节点为其协作伙伴所贡献的 转发功率大小仅取决于对方为其带来的性能增益大小。     

基于网络编码的无线体域网多中继协作节能策略

针对无线体域网中传输链路存在中断情况从而消耗额外能量的问题,在多源多中继系统模型中引入网络编码,提出一种基于网络编码多中继协作算法,并分析了该算法下系统的网络能耗,推导出系统的每比特网络整体能耗公式。仿真结果表明：该算法与传统的多路径多中继转发算法相比,可以较大程度的减少网络的整体能耗,适当地增加信源节点或者减少中继节点的数目对降低网络的整体能耗也有一定的作用。该算法能减少多源多中继网络的整体能耗,延长网络的生命周期。     

一种超宽带模拟合并转发协作通信系统

针对频率选择性衰弱信道下协作通信系统信道估计复杂的问题,提出了一种模拟合并 放大转发超宽带（UWB）协作通信方案。该方案在源节点处对发送符号进行实数分布式空时 编码并附加传输参考,在中继节点处利用传输参考对多径分量进行模拟合并,从而构建了一 种改进型非正交放大转发协作通信系统。仿真结果证明,相对于无协作通信系统,模拟合并 转发协作系统无需信道估计就可获得传输性能的有效提升。     

网络-信道联合编码的DmF协作通信技术

提出了一种采用网络-信道编码的解调前传(DmF)协作通信方案。与译码前传（DF）相比, DmF协作方式在中继处只对信号进行解调而非译码,因此,大大降低了中继节点的复 杂度。在由两个用户、一个中继节点和一个基站组成的通信模型中,采用LDPC信道编码 与网络编码结合的方式,构造了一种DmF协作传输方式。在基站处,通过构造的〖WTHX〗H〖 WTBZ〗矩阵对 来自两用户及中继的信号进行联合译码。仿真结果表明：所给方案的性能优于非协作方 式及无网络编码的协作通信方式,随着信噪比的增加这种优势会更加明显;另外,DmF的性 能与DF的非常接近,但其设备复杂度却大大降低,因此DmF比DF方式更具实用性。 同时,该方案在降低设备复杂度、减少延迟、有效对抗无线信道慢衰落、提高通信性能及频 谱利用率等方面都是非常有效的。     

基于网络编码的用户协作分集系统性能分析

针对非协作通信和传统协作通信系统不能达到高天线分集增益的问题,提出基于网络 编码的用户协作系统模型。研究了基于网络编码不同协作用户的天线分集增益,并分析非协 作机制、传统用户协作机制和基于网络编码用户协作机制的中断概率。理论分析和系统仿真 表明,基于网络编码的用户协作系统能显著降低系统中断概率,获得更大的分集增益,且协 作用户数越多,系统分集度越好。     

无线多媒体传感器网络中一种改进路由算法

随着网络负载增加，经典的TPGF（Two-Phase geographic Greedy Forwarding）算法难以找到节点分离路径，会导致网络吞吐量、投递率以及端到端时延性能下降。此外，当网络拓扑变动不大时，TPGF中每条路径所包含节点要消耗比其他节点更多的能量，会导致其过快死亡，从而影响网络性能。为此，将联合网络编码技术引入TPGF，提出一种编码与能量感知的TPGF路由算法（NE-TPGF）。该算法综合考虑节点的地理位置、编码机会、剩余能量等因素，同时利用联合网络编码技术进一步扩展编码结构，充分利用网络编码优势来建立相对最优的传输路径。仿真结果表明，NE-TPGF能够增加编码机会，提高网络吞吐量和投递率，降低端到端时延，并且还有利于减少和平衡节点的能量消耗。     

结合全双工与协作干扰的无线网状网物理层安全策略

针对无线网状网中缺少窃听者先验知识不利场景中的安全连接问题,提出了一种结合全双工和协作干扰技术的物理层安全策略。利用全双工通信中的自干扰消除技术和协作干扰技术,提出的安全策略可有效劣化位于信息传播范围内包括潜伏在接收节点附近窃听者的接收性能。为保证信息的安全传输给出了协作干扰节点的选择方法,基于随机几何等数学方法导出了选定路径的安全连接概率表达式。性能分析和仿真结果表明,所提方法与仅基于全双工或协作干扰技术的方法相比,其安全性能有较大提升。     

机动突击中的自组网多路径路由技术

随着作战样式的变化和武器装备的变革,装甲车辆机动突击作战中协同控制的重要性 不断增强,对网络通信的各项性能指标提出了更高要求,而自组织网络所具备的一些优良特 性能够较好地适应这一需求。在网络通信中,稳定性是衡量网络路由性能的重要因素。机动 突击作战中,车辆移动、障碍物阻挡等因素将导致网络拓扑变化迅速,给路由稳定性带来严 重影响,极大地降低了网络通信质量。基于AODV协议,设计并仿真了一种链路不相交的多路 径被动式路由协议,以路由回复消息中携带的路由信息为基础,实现两条不相交链路作为通 信路由并互为备份。仿真结果表明,该协议在数据包到达率及平均时延方面较AODV协议均有 一定提高。     

具有天线选择与中继选择的空间调制技术

针对空间调制（SM）技术存在的缺欠,提出了具有天线选择和中继选择的空间调制系统方案。首先在多输入多输出(MIMO)信道模型下,通过对发送端天线选择,将拥有最佳信道状态的天线选出进行SM,打破SM技术对发送端天线数的限制,并提升采用高阶调制的SM分集性能。然后进一步将此思想引入协作通信网络,结合传感器网络的分级观念,提出采用中继选择和空间调制的中继传输协议,并通过仿真观察系统分集性能的改善。仿真结果表明,上述中继传输协议不仅能提升系统性能,而且使系统配置更加灵活。