全双工无线通信系统的智能安全中继选择策略

发布时间：2024-06-10 22:26

　　全双工技术理论上可以使频谱效率提升一倍,将其应用于双向中继系统,能进一步提升系统的频谱效率。考虑残余自干扰与信道环境,以安全容量最大化为目标进行中继选择,将该选择优化问题建模为多分类问题,提出了一种基于卷积神经网络(CNN)的智能中继选择策略。在设计分类模型时利用CNN提取信道的空间相关性,设置卷积核的维度与中继数目相关,为了保留输入特征的矩阵特性未使用池化层。仿真结果表明,在降低计算复杂度和减少反馈开销的情况下,基于CNN的分类器具有更高的分类准确率,能获得与传统最优中继选择方案一致的安全容量。

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【部分图文】：

图1全双工双向多协作中继的系统模型

在上述双向通信系统中，假设全部信道状态信息（CSI）均已知，而且各节点间的信道服从独立同分布（independentlyidenticallydistribution,i.i.d）的瑞利平坦衰落，将系统中节点a与节点b间的信道传输系数hab(a,b∈{S1,S2,Rn....

图2分类准确率随平均信噪比的变化曲线

首先，本文选用准确率来评估已构建多分类模型的应用效果，准确率是用来衡量全部样本被正确分类的比例。分类准确率随平均信噪比的变化曲线如图2所示，展示了在包含不同中继的协作场景中，分类效果随平均信噪比的变化情况。由图2可以看出，当平均信噪比在0～30dB内变化时，不同中继数目的协作....

图3系统安全容量随链路平均信噪比的变化曲线

中继数目不同的协作场景中，系统安全容量随接收平均信噪比的变化曲线如图3所示，实验中设置仿真参数残余自干扰功率Ij=-20dB,j∈{S1,S2,Rk}及协作中继数目N=2、4、8、16。从图3中可看出，在相同中继数目的场景中，基于深度神经网络的中继选择方案获得的系统安全....

图4系统安全性能与残余自干扰强度的关系

均信噪比γ一定时，系统安全容量与系统安全中断概率随残余自干扰强度的变化情况如图4所示，仿真实验中设置γ=15dB与安全容量阈值Cth=1bit/(s.Hz)。图4(a）展示了展示出平均信噪比一定时，提出的分类方案所获得的系统安全容量随残余自干扰强度的增加而明显降低；图4(b....

本文编号：3991988