多中继AF协作系统功率分配研究

功率分配是协作通信中一个重要的研究方向,文章分析了放大转发（AF）协作方式下,基于正交信道的多协作中继系统模型,在此基础上推导了系统中断概率。并以最小化系统中断概率为目标,给出系统功率分配约束表达式,进一步分析了功率分配与中继节点位置的关系,计算求得单中继和两中继情况系统最优功率分配系数。系统仿真表明最优功率分配相对常规的等功率分配,系统性能明显提升。     

一种多源协作网络的分布式功率分配与中继选择算法

该文针对多源-多中继放大转发协作通信网络,以最小化系统总功率为目标,在保证系统满足一定中断概率的前提下,提出了一种分布式功率分配与中继选择算法.算法由源节点自主选择为其转发信息的中继节点,并引入定时器,通过竞争方式避免了分布式所导致的中继选择冲突.中继收到来自源节点的信号后,只需根据转发门限自主判断是否进行转发,从而完成传输.仿真结果表明该分布式算法能够有效降低传输所需要的总发射功率.并且与集中式控制所获得的最优中继选择与功率分配算法相比性能相近,但所提分布式算法显著降低了系统的控制开销.     

多中继放大转发协作通信中的功率分配和中继位置联合优化

文章研究了多中继放大转发协作分集系统中的功率分配和中继位置联合优化问题。利用信道的统计状态信息,在总功率一定的条件下,以最大化系统的信道容量为目标,推导了多中继和选择中继两种模型下基于高信噪比近似的联合优化算法的闭式解。理论分析和仿真验证表明,提出的算法大大提高了传统的等功率分配方案下系统的性能。     

总功率受限下的双向多中继系统功率分配方案

针对放大转发双向多中继协同通信系统,提出了一种基于最大化最小双向速率准则的功率分配方案。将功率分配问题分解为用户节点功率分配和中继节点功率分配两部分,首先通过将多中继节点信道等效为单中继节点信道,简化了用户节点功率分配,然后应用矩阵变换实现了分布式的中继节点功率分配,减少了反馈开销,降低了计算复杂度。仿真结果表明,提出的功率分配方案在系统双向可达速率和误码率两方面指标均优于现有双向中继功率分配策略,而且性能增益随着中继数目的增加而提升。     

分布式双向中继选择算法及用户功率分配

针对放大转发的瑞利双向中继信道的节点选择问题,提出了基于部分信道信息的分布式双向中继选择算法。算法通过计算双向链路的接收信噪比,推导出满足目标接收信噪比的转发阈值,各中继节点根据该阈值决定是否参与转发,从而实现分布式选择。此外,考虑用户总功率受限的情况,在分布式中继选择基础上提出了优化功率分配策略,使双向信道的接收信噪比更加接近。仿真结果表明,分布式中继选择算法与最优多中继算法的系统传输速率相似,计算复杂度大大降低,尤其是在中继数目增大的情况下更加明显。优化功率分配策略能进一步提高系统能量效率,在相同性能下可节省7%左右的功率。     

基于信道统计特性的中继选择算法

该文提出了一种在非再生协作网络中,基于信道统计特性的最优中继选择方法。首先在等功率条件下,根据信道统计特性,定义一个等效信道增益的参数,该参数反映了中继节点在协作过程中两个阶段的信道特性。然后提出一种基于该参数的降序排列的中继选择方法。该方法在不同的信噪比范围内,选择不同的节点集合,使得系统的吞吐率中断概率最小。分析表明该选择方法的分集增益阶数能达到N+1,N为中继节点数目。仿真结果表明这种中继选择算法的中断概率性能优于其他算法。该方法进一步与功率分配相结合,构成了一种低复杂度的次优的中继选择方法。仿真结果表明这种次优算法能够取得和穷举算法相似的性能。     

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。     

改进蛙跳算法的多中继协作系统最优功率分配

协作通信与直接通信相比能够显著地提高系统性能,功率分配是协作通信中的一个关键问题。为了获得合理的协作中继通信系统功率分配方案,提出一种基于改进蛙跳算法的多中继节点功率分配方法。首先对功率分配问题进行分析,将其转换为一个非线性优化问题,然后将青蛙表示为源节点,中继节点的功率,以平均信噪比作为青蛙的食物,并通过青蛙的信息交流和协作找到最优的功率分配方案,最后采用仿真对比实验对本文算法性能进行测试。仿真结果表明,相对于其它功率分配方法,改进蛙跳算法有效地提高了系统的信道容量,降低了中断概率,以较低的复杂度提高了系统的性能。     

最佳中继协作通信系统的功率分配算法

 为提高基于最佳中继选择的协作通信系统的性能,提出了以最小化系统中断概率为目标的功率分配算法.首先建立了系统的优化模型并证明了待解的优化问题实质是凸优化问题,由此提出了最优功率分配算法并给出了算法步骤.其次,在此基础上提出了一种有效的次最优功率分配算法,该算法计算简单且仅需已知各个中继节点的平均信道状态信息,无需在传输中实时更新,因而不增加系统的额外开销.仿真结果表明,本文提出的最优算法和次最优算法所得到的功率分配方案与穷举搜索方法的结果非常接近;与等功率分配方案相比,这两种算法均能显著提高系统的中断概率性能.     

Two-way中继系统协作节点选择及功率分配策略

为了提高Two-way中继系统总速率,该文提出了一种Two-way AF中继系统的双向中继选择(BRS)策略,该策略通过联合考虑中继节点处的接收信噪比和中继节点到目的节点间的信道增益,实现了最优中继选择。进一步,在最优中继基础上提出了Two-way中继系统两种优化功率分配策略：(1)基于凸优化的功率分配策略(OPA-CO);(2)基于信道增益差异的优化功率分配策略(OPA-DCG)。方案(1)提出了总功率受限的条件下最大化Two-way中继系统总速率的优化模型;方案(2)通过考虑链路之间信道增益的不同,提出了一种速率增量最大化的数学优化模型,为降低求解凸优化模型的复杂度,采用一种迭代功率分配算法求解上述优化模型。仿真结果证明两种策略均能提高系统总速率。     

混合转发协作通信的功率分配方案

为了最大限度地利用移动终端的发射功率,提出了基于中断概率限制的混合转发协作通信功率分配方案。根据目的节点和中继节点的译码情况,选择合适的协作转发方式,充分利用了放大转发(AF)和译码转发(DF)方式的优点。在满足中断概率限制的条件下,采用图形和数值分析的方法,得到了源节点和中继节点的最优功率分配。仿真分析表明,在相同的中断概率限制下,采用的功率分配方案比等功率分配方案消耗的总功率少约2.8 dBm。     

基于DF-OFDM多中继系统功率分配的梯度算法

DF-OFDM技术必将成为现代移动通信的核心技术,但是合理地进行功率分配是必须要解决的问题之一。传统的二分法,大多在精确度和计算量之间很难取舍。在移动通信系统抗信道衰落和提高信道容量方面,协作通信是一种很好的解决方案。针对改进型的多中继DF-OFDM系统,对一种降低计算量的梯度算法进行了简单的介绍与分析,并与二分法进行了比较。仿真结果表明,在功率约束的条件下,梯度法要优于二分法。     

一种针对协作分集的分布式功率分配算法

 本文研究在解码转发协作分集中的功率分配问题.本文首先建立了功率分配问题的数学模型,其能够在满足一定平均误比特率的前提下,使源节点和伙伴节点的发射功率之和最小化,从而不仅能够开发多用户无线系统所固有的空间分集能力,而且能够降低移动节点的能耗和网络中的同道干扰.本文还推导了伙伴节点和目的节点的平均误比特率公式,用于刻画在多径衰落中协作分集系统的性能.利用平均误比特率公式,本文提出了一种分布式的功率分配算法,能够使源节点、伙伴节点和目的节点逐个消息地计算最优的功率分配方案.本文所提出的算法不仅具有较小的控制协议开销,而且对信道状态的变化具有自适应能力.因此,该算法能够适应分布式的和动态的无线网络环境.最后,本文通过仿真验证了所提出的算法.     

V-MIMO中的协作用户功率分配算法

针对虚拟MIMO(V-MIMO)中源用户与协作用户间的功率分配问题,给出了一种基于源用户功率分配因子的区间搜索算法。该算法通过快速寻找不需要参与协作的用户,将迭代注水功率分配过程中的方程组求解过程转化为源用户功率因子的区间搜索,大大降低了算法的复杂度。瑞利信道下的仿真结果表明,该算法与平均功率分配算法相比,协作容量性能提高显著,与最优功率分配算法相比,性能相当,从整体上提高了系统的性能。     

多载波通信系统的实用功率分配算法

本文利用多载波通信系统的误码率、比特位数与信噪比之间的关系提出了性能良好的快速表查询法.在噪声干扰,信道衰减和一定频段上功率谱密度对子信道最大传输位数限制的条件下,得到了一种实用的离散多音频多载波通信系统的功率分配和数据位加载算法.在系统初始化过程中,该算法使系统能在满足各种约束条件下达到最优功率分配和数据位加载,比其他算法具有更高的计算效率和更大的系统性能裕量.在信道特性变化时,该算法使系统在不增加硬件的情况下能进行快速跟踪和自适应位交换.     

协作系统中基于比例公平的资源分配方法

针对多用户协作中继系统中的资源分配问题,提出了一种在满足用户速率比例公平约束条件下的新算法。该算法先将由2个时隙组成的中继用户传输链路转换为一个等效信道链路,将涉及子载波分配、中继选择和功率分配的组合优化问题转化为分步的次优化问题。该算法在等功率分配情况下,根据各用户速率比例公平系数进行初步子载波数目分配;以瞬时信道增益最佳原则,进行剩余子载波数目分配及具体子载波分配,同时完成中继选择;在速率比例公平约束条件下推导出次优化功率分配的闭式表达式,从而完成各子载波上的功率分配。仿真结果表明,该算法在有效提高系统容量的同时,保证了各用户速率之间的比例公平性。     

多天线系统中的二次注水功率分配

Aiming at the problem of resource allocation in multiuser multi-input multi-output （MIMO） systems, a new power allocation algorithm based on dual waterfilling is proposed. Block diagonalization is adopted to cancel the inter-user interference, and then the complete diagonalization method is employed to derive the spatial sub-channels for each user. The overall power of the system is divided among users based on each user＇s large scale fading; then the power of each user is further allocated to its spatial sub-channels based on the small scale fading. Simulation results show that compared with the existing resource allocation strategies, the proposed algorithm can provide more ergodic capacity for multi-user MIMO systems. When the total transmit power is 100w, it has 15% capacity advantage over the traditional waterfilling method.     

电力线通信系统的功率注水分配

针对电力线信道在总功率、功率谱密度和各子载波比特数的约束,文中探讨了单用户在电力线信道自适应OFDM系统的功率分配模型,提出了两种新的基于开关和地窖的混合迭代注水功率分配算法。在典型电力线通信环境下的仿真结果表明,穷举搜索算法和功率比较算法的性能一样,但穷举搜索算法的仿真时间长且变化大。