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解码转发方案下混合RF-UWOC传输系统的性能分析

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电子学报 2022年第2期50卷 391-395页

作者：黎赛陈生海杨亮胡彦彬湖南大学信息科学与工程学院湖南长沙410082 湖南金龙智造科技股份有限公司湖南长沙410100

本文研究了解码转发(Decode-and-Forward,DF)方案下的混合射频/水下无线光通信(Radio FrequencyUnderwater Wireless Optical Communication,RF-UWOC)系统的性能,其中RF链路服从广义K(Generalized-K,GK)衰落,UWOC链路服从混合指数-广义Gamma(Exponential-Generalized Gamma,EGG)衰落且存在指向误差.针对该混合RFUWOC系统,推导了信噪比(Signal-to-Noise Ratio,SNR)的累积分布函数(Cumulative Distribution Function,CDF)和概率密度函数(Probability Density Function,PDF).利用这些结果,推导出了混合RF-UWOC系统的中断概率、平均误码率和平均信道容量的精确表达式.此外,为了获得更多显性结果,还给出了高信噪比情况下中断概率和平均误码率的渐近分析.最后,通过蒙特卡洛仿真,验证了分析结果的准确性.

关键词：水下光无线通信混合中继解码转发性能分析

混合电力线-自由空间光通信系统解码转发协议下的性能分析

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湖南大学学报（自然科学版） 2022年第2期49卷 143-148页

作者：张捷陈生海赵闻黄友朋蒋鑫伟杨亮广东电网有限责任公司计量中心广东广州510000 湖南大学信息科学与工程学院湖南长沙410082 威胜信息技术股份有限公司湖南长沙410000

针对电力线通信传播距离短问题,文章提出了基于解码转发中继的电力线-自由空间光(PLC/FSO)混合通信系统,并对其性能进行了分析.首先建立了混合系统的数学模型,分别采用对数正态分布和Gamma-Gamma分布来表征PLC及FSO信道衰落,并考虑FSO... 详细信息

针对电力线通信传播距离短问题,文章提出了基于解码转发中继的电力线-自由空间光(PLC/FSO)混合通信系统,并对其性能进行了分析.首先建立了混合系统的数学模型,分别采用对数正态分布和Gamma-Gamma分布来表征PLC及FSO信道衰落,并考虑FSO链路指向误差.其次,对混合系统性能进行了分析,推导出了中断概率、误码率和信道容量的闭合表达式.最后,利用计算机模拟仿真验证了推导结果的准确性.研究结果表明:脉冲噪声、大气湍流和指向误差会对通信系统产生一定的影响.

关键词：电力线通信自由空间光通信解码转发性能分析

解码转发双向无线携能全双工中继系统的能效研究

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信号处理 2022年第4期38卷 806-815页

作者：王令照仇润鹤东华大学信息科学与技术学院上海201620 数字化纺织服装技术教育部工程研究中心东华大学上海201620

为了优化双向单中继全双工系统的能效,在中继节点引入无线携能技术,提出了一个双向无线携能全双工中继系统。该系统中继节点以功率分割方式进行能量收集,将收集的能量用于解码转发,在保证用户的服务质量需求下,将能效优化问题转化为能... 详细信息

为了优化双向单中继全双工系统的能效,在中继节点引入无线携能技术,提出了一个双向无线携能全双工中继系统。该系统中继节点以功率分割方式进行能量收集,将收集的能量用于解码转发,在保证用户的服务质量需求下,将能效优化问题转化为能量消耗最小的优化问题,依据传输时隙以及各时隙信道容量需求进一步划分为两个子优化问题;然后,以能效最大化为目标,根据各时隙的信道容量求出传输功率,利用解码转发特性求出传输时间和功率分割因子,得出能效最优解。仿真表明,所提出的双向无线携能全双工中继系统的能效是单向无线携能全双工系统的1.3倍、双向全双工放大转发中继系统的2倍和双向全双工解码转发中继系统的2.6倍。

关键词：无线携能全双工解码转发中继能效

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解码转发全双工中继网络的能效谱效均衡

计算机应用 2023年第10期43卷 3188-3194页

作者：张茜仇润鹤东华大学信息科学与技术学院上海201620 数字化纺织服装技术教育部工程研究中心(东华大学) 上海201620

为优化解码转发(DF)全双工中继网络的能量效率(EE)与频谱效率(SE),提出一种DF全双工中继网络的EE和SE的均衡方法。在全双工中继网络中,首先,以提高网络的SE为目标来优化网络的EE,并结合求导和牛顿‒拉弗森方法得到中继的最优功率,进而给... 详细信息

为优化解码转发(DF)全双工中继网络的能量效率(EE)与频谱效率(SE),提出一种DF全双工中继网络的EE和SE的均衡方法。在全双工中继网络中,首先,以提高网络的SE为目标来优化网络的EE,并结合求导和牛顿‒拉弗森方法得到中继的最优功率,进而给出目标函数的帕累托最优集;然后,通过加权标量法引入均衡因子,构建一个EE和SE的折中优化函数,通过归一化将EE最优化和SE最优化这一多目标优化问题转化为单目标的能量‒频谱效率的优化问题,并分析不同均衡因子下的EE、SE和折中优化的性能。仿真实验结果表明,相较于全双工‒最优功率方法、半双工‒最佳中继最优功率分配方法,所提方法的SE和EE在相同数据传输速率下更高;通过调整不同均衡因子,可以实现EE和SE的最优均衡与优化。

关键词：全双工解码转发能量效率频谱效率均衡因子

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解码转发多中继网络的能效谱效均衡算法研究

解码转发多中继网络的能效谱效均衡算法研究

作者：储梦杰东华大学

学位级别：硕士

无线中继具有接收信噪比高、覆盖范围广、吞吐量高和传输功耗低等优势,被广泛应用于各种无线通信网络。然而,无线基础设施和用户终端的快速增长引起了能源消耗的激增,进一步为网络运营商带来巨额的电费和维护费用,也带来许多环境问题。... 详细信息

无线中继具有接收信噪比高、覆盖范围广、吞吐量高和传输功耗低等优势,被广泛应用于各种无线通信网络。然而,无线基础设施和用户终端的快速增长引起了能源消耗的激增,进一步为网络运营商带来巨额的电费和维护费用,也带来许多环境问题。为了缓解这些问题,绿色无线通信引起了学术界和工业界的重视。此外,当无线通信网络频谱效率提高时,需要传输更多的数据进而消耗更多的能量引起能量效率的降低,因此能量效率和频谱效率之间的权衡对于未来的无线通信具有至关重要的意义。基于此,本论文针对无线多中继网络,研究能量效率和频谱效率的均衡优化,分别提出在解码转发半双工多中继网络、解码转发全双工多中继网络以及非完美信道状态信息下的解码转发全双工多中继网络中的能量效率和频谱效率均衡优化方案,以进一步实现绿色无线通信。本论文主要研究内容和贡献如下:1、提出一种应用于解码转发半双工多中继网络的能量效率和频谱效率均衡优化方法。首先考虑多中继的情况,为了改善能量效率,将能量效率最优中继节点作为最佳中继节点参与数据传输;然后,基于最优化频谱效率给各节点分配最优发送功率,在能量效率分析表达式中寻找最优节点总功率以得出相应的能量效率最优解,并分析能量效率和频谱效率受中继节点相对位置的影响。仿真结果显示,相比于最优功率分配等方法,所提出优化方法的能效和谱效更高。此外,在中继节点处于基站节点和用户节点的中间向两端靠近的过程中,能量效率和频谱效率先增大后减小。2、提出一种应用于解码转发全双工多中继网络能效谱效均衡的迭代优化方法,该方法将各节点发送功率调整和参与数据传输中继节点选择相结合。对比采用不同中继节点的场景,选择能够使解码转发全双工多中继网络获得最优能量效率的中继节点作为最佳中继节点,进而推导出最佳中继节点下能量效率和频谱效率的分析表达式;在最小频谱效率约束和各节点最大发送功率约束下最优化能量效率,并分析残余自干扰对解码转发全双工多中继网络能效和谱效的影响。仿真结果显示,相比于现有的最优发送功率方法,该迭代优化方法下的解码转发全双工多中继网络能量效率和频谱效率更高。3、针对非完美信道状态信息下的解码转发全双工多中继网络,为优化能量效率和频谱效率,节点发送功率与中继选择的迭代优化是通过卡罗需-库恩-塔克条件实现的。考虑非完美信道状态信息,对比采用不同中继节点的场景,选择能够使解码转发全双工多中继网络获得最优能量效率的中继节点作为最佳中继节点,推导出最佳中继节点下能量效率和频谱效率的分析表达式。通过卡罗需-库恩-塔克条件求解节点发送功率进而求出能效和谱效的最优值,并分析残余自干扰和信道估计误差对解码转发全双工多中继网络性能的影响。

关键词：解码转发多中继网络中继选择能量效率频谱效率

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增强选择性机会中继解码转发协议

华中科技大学学报（自然科学版） 2013年第4期41卷 36-40页

作者：李恩玉杨力生刘远廖姝华重庆大学通信与测控中心重庆400030 中国酒泉卫星发射中心甘肃酒泉732750

提出了一种增强选择性机会中继解码转发协议,采用了3种传输模式:直传模式,直接重复传输模式和机会中继解码转发模式,系统通过目的节点检测接收到的信噪比范围来选择传输模式.同时,给出了该协议的中断概率性能的精确闭式表达和吞吐量.通... 详细信息

提出了一种增强选择性机会中继解码转发协议,采用了3种传输模式:直传模式,直接重复传输模式和机会中继解码转发模式,系统通过目的节点检测接收到的信噪比范围来选择传输模式.同时,给出了该协议的中断概率性能的精确闭式表达和吞吐量.通过理论分析和数值仿真表明:该协议不仅具有选择性机会中继解码转发的高中断概率性能,而且兼具增强型机会中继解码转发的高吞吐量性能.

关键词：协作通信解码转发机会中继中断概率吞吐量瑞利衰落

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OFDMA解码转发中继系统的最优资源分配

北京邮电大学学报 2010年第1期33卷 12-17页

作者：陈凯张碧玲刘丹谱乐光新北京邮电大学信息与通信工程学院北京100876 北京邮电大学网络教育学院北京100088

针对正交频分多址接入-解码转发(OFDMA-DF)中继系统,提出了以最大化系统加权和速率为目标的子载波分配、功率分配、传输方式选择和中继选择联合优化问题.基于凸优化理论,提出了一种最优资源分配算法,其复杂度仅与子载波数成线性关系.理... 详细信息

针对正交频分多址接入-解码转发(OFDMA-DF)中继系统,提出了以最大化系统加权和速率为目标的子载波分配、功率分配、传输方式选择和中继选择联合优化问题.基于凸优化理论,提出了一种最优资源分配算法,其复杂度仅与子载波数成线性关系.理论分析和仿真结果表明,结合用户权重的调整,该算法既可实现资源分配的公平性,又可有效利用中继节点的能力,提高系统容量.

关键词：正交频分多址接入中继系统解码转发最优资源分配凸优化

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自适应解码转发系统的增强型比例选择合并器

吉林大学学报（工学版） 2016年第2期46卷 671-677页

作者：赵大伟赵洪林马永奎贾敏哈尔滨工业大学通信技术研究所哈尔滨150080

针对源和中继采用不同调制阶数以提高频谱效率的解码转发协作通信系统,提出了一种增强型的比例选择合并器(ESSC)。在合并信号时,ESSC通过为源-中继-目的支路设定比例系数,降低了错误传播对协作性能的影响。推导了瑞利信道下采用ESSC的... 详细信息

针对源和中继采用不同调制阶数以提高频谱效率的解码转发协作通信系统,提出了一种增强型的比例选择合并器(ESSC)。在合并信号时,ESSC通过为源-中继-目的支路设定比例系数,降低了错误传播对协作性能的影响。推导了瑞利信道下采用ESSC的解码转发系统的误比特率公式,给出了最优比例系数的计算方法。理论分析和仿真表明,ESSC能够获得接近二阶的分集增益。在此基础上,提出了一种解码转发协作系统的功率分配方案,进一步提高了协作传输的可靠性。

关键词：通信技术选择合并器解码转发协作分集自适应调制

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解码转发单向多中继网络的能效与谱效权衡

计算机工程 2021年第6期47卷 182-187,196页

作者：储梦杰仇润鹤东华大学信息科学与技术学院上海201620 数字化纺织服装技术教育部工程研究中心上海201620

为优化解码转发(DF)单向多中继网络的能量效率(EE)与频谱效率(SE),提出一种中继选择与功率分配联合优化方法。在DF单向多中继传输网络中,选择能够使EE最大的中继节点作为最佳中继并进行最优功率分配,给出最优功率分配下EE和SE的表达式,... 详细信息

为优化解码转发(DF)单向多中继网络的能量效率(EE)与频谱效率(SE),提出一种中继选择与功率分配联合优化方法。在DF单向多中继传输网络中,选择能够使EE最大的中继节点作为最佳中继并进行最优功率分配,给出最优功率分配下EE和SE的表达式,以提高SE为目标求出最优功率分配因子,将其代入EE的计算表达式后,将节点总功率作为优化变量以实现EE最大化,在此基础上,分析中继相对位置改变时EE和SE的变化趋势。仿真结果表明,相比随机中继等功率分配以及仅最优功率分配等方法,该方法具有更高的EE和SE。

关键词：解码转发多中继网络单向中继中继选择能量效率频谱效率