基于中断概率的无线协作中继选择算法研究

发布时间：2017-03-29 12:13

  本文关键词：基于中断概率的无线协作中继选择算法研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：现代无线通信技术的迅猛发展,极大地便利并丰富了人们日常的工作和生活。为更好地满足人们对无线通信系统提出的更高要求,无线通信技术需要进一步发展,以使无线通信系统达到更快的传输速率,更大的系统容量以及更高的频谱效率。而无线信道中存在的衰落效应制约着无线通信系统性能的提升,这就对无线通信系统的抗衰落性能提出了挑战。协作通信利用系统中各节点的相互协作来传递信息,共享空间信道,从而形成虚拟的MIMO系统,能有效克服衰落效应造成的影响,改善无线通信系统性能。中继节点选择是协作通信研究的关键技术之一。本文在现有中继节点选择算法的基础上,进一步研究能有效提高协作性能,并相应减少计算复杂度和系统开销的中继节点选择算法。首先,本文对协作通信中的相关知识进行了介绍,包括协作通信的工作原理;主要应用场景;基本模型;使用的主要技术;转发协议和转发方式,对其性能进行了分析和比较;并详细介绍了协作通信中现有的中继节点选择算法和功率分配算法,以及相关算法的不足之处,进而引出了本文的研究要点。其次,针对现有中继节点选择算法的不足,本文提出了一种高效的多优化目标的中继节点选择算法。为减少系统开销,本算法利用节点间的统计信道状态信息进行中继节点选择。本算法具体步骤为:根据本文提出的判定定理,判定源节点需要协作时,定义中继节点的等效信道增益,进行中继节点预选,以此提高中继节点选择效率;以最小化单中继平均中断概率为目标,得出参与协作的中继节点个数;为联合优化中断概率和网络寿命,求解各预选中继节点的联合优化函数和优先级排序,由此确定参与协作的中继节点集合。最后,对本算法进行了仿真和分析。仿真结果表明,本文所提出的算法能有效提高协作系统性能,且具有较低的复杂度。然后,为进一步优化无线协作系统性能,本文以最小化中断概率为目标,提出了一种基于中继节点等效信道增益的单中继节点选择和求解优化函数驻点进行功率分配的算法,以及基于功率分配的多中继节点选择算法。对于后者的研究,本文利用拉格朗日乘子法和二分法实现功率分配,采用中继节点贡献因子排序法实现中继节点选择。通过仿真验证了基于功率分配的中继节点选择算法能更有效的降低中断概率,且本文所提算法与传统算法和其它次优算法相比性能提高,运算量减小。最后,对本文工作内容进行了总结和评价,并提出了后续的研究方向。
【关键词】：协作通信 中继节点选择 功率分配 等效信道增益
【学位授予单位】：河北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN92
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-18
• 1.1 课题背景及意义11-12
• 1.2 国内外研究概述12-16
• 1.2.1 协作通信中继节点选择12-15
• 1.2.2 协作通信功率分配15-16
• 1.3 本文主要工作16
• 1.4 本文组织结构16-18
• 第2章 协作通信概述18-31
• 2.1 协作通信的主要应用场景18
• 2.2 协作模型18-21
• 2.2.1 两跳中继协作模型19-20
• 2.2.2 多跳中继协作模型20-21
• 2.2.3 双向中继协作模型21
• 2.3 分集与合并技术21-23
• 2.3.1 分集技术21-23
• 2.3.2 合并技术23
• 2.4 转发方式23-29
• 2.4.1 放大转发方式23-26
• 2.4.2 解码转发方式26-27
• 2.4.3 编码协作方式27-28
• 2.4.4 性能比较28-29
• 2.5 转发协议29-30
• 2.6 本章小结30-31
• 第3章 等功率分配下的无线协作中继选择算法31-41
• 3.1 引言31
• 3.2 系统模型31-32
• 3.3 放大转发方式多协作中继下的中断概率32-33
• 3.4 POARS算法推导33-37
• 3.4.1 协作判定33-34
• 3.4.2 中继节点的预选34-35
• 3.4.3 中继节点的确定35-37
• 3.5 算法复杂度分析37
• 3.6 仿真结果与分析37-40
• 3.7 本章小结40-41
• 第4章 基于功率分配的无线协作中继选择算法41-51
• 4.1 引言41
• 4.2 系统模型41-42
• 4.3 单中继节点选择和功率分配算法42-44
• 4.4 基于功率分配的多中继节点选择算法44-47
• 4.4.1 基于拉格朗日乘子法和二分法的功率分配算法44-46
• 4.4.2 中继节点选择46-47
• 4.5 仿真结果与分析47-50
• 4.6 本章小结50-51
• 第5章 总结与展望51-53
• 5.1 本文总结51-52
• 5.2 未来展望52-53
• 参考文献53-56
• 致谢56-57
• 攻读学位期间发表的论文和参加的科研项目57

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 洪浩;肖立民;闫阳;王京;;译码转发认知双向中继网络的中断概率[J];清华大学学报(自然科学版);2013年11期

2 赵诗琴;杜荣;李剑;李生红;;基于干扰建模的通信中断概率分析[J];计算机工程;2013年07期

3 王俊波;王金元;林敏;陈明;;分布式天线系统中的系统上行中断概率分析[J];电子与信息学报;2011年05期

4 孙立悦;赵晓晖;虢明;;基于中断概率的协作通信中继选择与功率分配算法[J];通信学报;2013年10期

5 嵇建波;唐晓辉;;认知选择协同分集任意信噪比中断概率的分析[J];电讯技术;2009年07期

6 洪路峰;杨晓非;刘占军;;基于中断概率的协作伙伴选择策略[J];广东通信技术;2010年02期

7 刘磊;汤滟;;无线传感网两种中继选择策略的中断概率分析[J];现代电子技术;2010年21期

8 季彦呈;葛建华;李靖;师晓晔;;增强型编码双向中继方案及中断概率分析[J];电子与信息学报;2011年01期

9 冉杰;王羽莹;;两跳单节点选择增量中继系统及其中断概率研究[J];现代电信科技;2011年12期

10 王俊波;王金元;陈华敏;陈明;;分布式天线系统中的系统下行中断概率分析[J];电子学报;2011年04期

中国重要会议论文全文数据库 前3条

1 罗会平;覃团发;刘家锋;;基于自适应协作发送协议的中断概率分析[A];中国电子学会第十五届信息论学术年会暨第一届全国网络编码学术年会论文集（下册）[C];2008年

2 蔡跃明;杨炜伟;王智林;;基于中继选择的差分放大转发传输系统性能分析[A];2010年通信理论与信号处理学术年会论文集[C];2010年

3 燕锋;许波;沈连丰;;基于TD-SCDMA的Ad hoc网络性能分析[A];中国通信学会第五届学术年会论文集[C];2008年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 胡雨佳;多天线选择系统保密中断概率研究[D];北京邮电大学;2015年

2 周佳;多天线双向中继网络传输性能研究[D];北京邮电大学;2015年

3 张沉思;高效低复杂度的双向放大转发中继传输技术研究[D];西安电子科技大学;2015年

4 苏玉萍;无线中继通信系统的可达速率区域及中断性能研究[D];西安电子科技大学;2015年

5 蔡艳;D2D无线通信系统性能分析与优化设计[D];南京邮电大学;2016年

6 袁福;协作认知中继网络中的资源管理及中断概率研究[D];国防科学技术大学;2013年

7 杜冠瑶;无线协作中继网络的资源分配和信息能量同传技术的研究[D];北京交通大学;2015年

8 吉晓东;多用户协作通信中的双向中继技术研究[D];南京邮电大学;2012年

9 刘阳;基于中继协作的认知无线网络资源管理研究[D];北京邮电大学;2012年

10 代泽洋;认知无线网络中的协作传输技术研究[D];电子科技大学;2013年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 张融;认知中继网络的性能分析[D];西安电子科技大学;2014年

2 许悦;基于干扰管理的家庭基站资源分配算法研究[D];南京邮电大学;2015年

3 魏素盼;LTE网络下D2D通信系统干扰抑制技术的研究[D];兰州理工大学;2016年

4 程腾飞;多带蜂窝网中D2D中继通信的中断性能研究[D];南京邮电大学;2016年

5 陈蕾;衰落环境下无线认知中继网络传输性能与物理层安全研究[D];扬州大学;2016年

6 李延;基于中断概率的无线协作中继选择算法研究[D];河北大学;2016年

7 赵强;无线认知中继网络干扰分析及中断概率优化技术研究[D];南京邮电大学;2014年

8 孙湘琪;认知中继网络模型及中断性能研究[D];桂林电子科技大学;2014年

9 陈亮;机会干扰对齐技术研究[D];电子科技大学;2013年

10 周铭;无线中继网络中继选择技术研究[D];吉林大学;2014年

  本文关键词：基于中断概率的无线协作中继选择算法研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：274451