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无线中继网络的联合路由与调度的近似最优算法

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中国科学院研究生院学报 2010年第4期27卷 530-537页

作者：孙绍峰卫国中国科学技术大学无线网络通信安徽省重点实验室合肥230027

在基于802.16j的无线中继网络中,考虑路由和调度的联合优化问题,最小化系统总调度时间.首先采用线性规划的方法建立路由,进行链路业务速率分配,然后基于平移和交换思想提出一种链路调度算法.理论分析证明所提算法的性能在最坏情况下,不... 详细信息

在基于802.16j的无线中继网络中,考虑路由和调度的联合优化问题,最小化系统总调度时间.首先采用线性规划的方法建立路由,进行链路业务速率分配,然后基于平移和交换思想提出一种链路调度算法.理论分析证明所提算法的性能在最坏情况下,不会超过最优性能的1.5倍.仿真结果表明,所提算法的平均性能非常接近最优性能.

关键词：无线中继网络路由调度近似算法

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无线中继网络系统容量最大化中继选择机制

高技术通讯 2008年第9期18卷 894-899页

作者：王坤彭木根梁栋王文博马文超北京邮电大学电信工程学院北京100876 联想研究院北京100085

分析了基于用户频谱效率的中继选择算法的不足,基于最大流最小割定理,给出了系统容量最优化问题模型,分析了两跳中继网络接入链路和中继链路对系统容量的不同影响。基于链路权重因子,提出一种基于系统容量最大化的中继选择算法。对不同... 详细信息

分析了基于用户频谱效率的中继选择算法的不足,基于最大流最小割定理,给出了系统容量最优化问题模型,分析了两跳中继网络接入链路和中继链路对系统容量的不同影响。基于链路权重因子,提出一种基于系统容量最大化的中继选择算法。对不同中继选择算法下的系统容量差异的理论与仿真分析结果表明,提出的系统容量最大化中继选择算法可以获得更优的系统容量性能,并对网络拓扑和节点个数具有良好的鲁棒性。

关键词：无线中继网络中继选择算法系统容量链路质量频谱效率

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多天线上行无线中继网络的网络编码性能

北京邮电大学学报 2010年第4期33卷 12-15,34页

作者：彭木根刘红梅啜钢王文博北京邮电大学信息与通信工程学院北京100876

针对配置多天线的上行无线中继网络,提出了一种基于网络编码的传输方案,从遍历容量和中断概率的角度对其进行了分析,并与基于同样拓扑的普通中继分集方案和正交空时编码方案进行了性能比较.结果表明,网络编码可以有效地改善多天线上行... 详细信息

针对配置多天线的上行无线中继网络,提出了一种基于网络编码的传输方案,从遍历容量和中断概率的角度对其进行了分析,并与基于同样拓扑的普通中继分集方案和正交空时编码方案进行了性能比较.结果表明,网络编码可以有效地改善多天线上行无线中继网络的性能,且天线数越多,性能越好.

关键词：多天线网络编码无线中继网络

基于马尔可夫流体模型的无线中继网络系统容量分析

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电子学报 2009年第1期37卷 38-42页

作者：詹卫许王桂娟张广驰秦家银中山大学信息科学与技术学院广东广州510275 中山大学数字家庭教育部重点实验室广东广州510275

本文建立了无线中继网络基于马尔可夫过程的流体模型,信息源节点信息包的到达过程建模为马尔可夫调制泊松过程,而发射过程刻画为一个依赖于信道状态信息的马尔可夫相位过程,通过理论分析得出了系统的概率平衡方程,利用母函数方法求出了... 详细信息

本文建立了无线中继网络基于马尔可夫过程的流体模型,信息源节点信息包的到达过程建模为马尔可夫调制泊松过程,而发射过程刻画为一个依赖于信道状态信息的马尔可夫相位过程,通过理论分析得出了系统的概率平衡方程,利用母函数方法求出了队列长度的平稳分布概率和系统参数H值的计算方法,并通过矩阵几何分析方法获得了系统有效容量分析表达式和系统平衡的条件,同时对队列平均长度等QoS性能参数进行了理论分析,仿真结果验证了理论分析的正确性和有效性.

关键词：无线中继网络质量保障(QoS) 有效容量马尔可夫过程队列分析

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无线中继网络中基于方向天线的MAC协议

计算机工程与设计 2012年第6期33卷 2146-2150页

作者：周江王国华赵跃龙广东交通职业技术学院计算机工程学院广东广州510650 华南理工大学软件学院广东广州510006 华南理工大学计算机科学与工程学院广东广州510006

无线中继网络是指网络中的节点互相通信成为中继节点之间,中继节点之间距离很近可以形成协作分集,该文对这种网络进行了研究,引入多天线技术(MIMO)中的波束成型技术来消除信道间干扰,实现并行传输数据,分析了协作传输策略,结合协作传输... 详细信息

无线中继网络是指网络中的节点互相通信成为中继节点之间,中继节点之间距离很近可以形成协作分集,该文对这种网络进行了研究,引入多天线技术(MIMO)中的波束成型技术来消除信道间干扰,实现并行传输数据,分析了协作传输策略,结合协作传输策略对中继节点的功率分配进行了优化,基于合协作传输策略设计了一种基于方向天线的MAC协议。经过分析和实验仿真,基于MIMO波束成型的协作传输方法在相同情况下比其它的方法增加15%以上的信道容量。

关键词：无线中继网络协作分集方向天线波束成型解码转发

无线中继网络中稳健波束形成及信道扰动系数研究

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无线中继网络中稳健波束形成及信道扰动系数研究

作者：刘海江河南大学

学位级别：硕士

近年来,随着无线中继网络技术日益发展,人们在满足自身通信需求的前提下,对信息安全性提出了更高的要求。传统SIMO无线窃听中继网络技术在提高用户信息安全率的同时,存在着中继功率分配不合理,以及当外界环境变化较快时传统研究方法将... 详细信息

近年来,随着无线中继网络技术日益发展,人们在满足自身通信需求的前提下,对信息安全性提出了更高的要求。传统SIMO无线窃听中继网络技术在提高用户信息安全率的同时,存在着中继功率分配不合理,以及当外界环境变化较快时传统研究方法将不适用等问题。另外,在MIMO多组播无线中继网络中,用户通信质量与信道扰动成正相关关系,与中继的发射功率也成正相关关系。在一定的信道扰动下,对中继处能量进行合理的资源配置,迫在眉睫。因此,为了解决上述所遇到的问题,本文在传统无线中继网络算法基础上做了以下改进:针对SIMO无线窃听中继网络中,信道已知情况下的传统方法,对于中继处的功率分配不合理以及当外界环境变化较快时将不适用等问题,分别提出了中继功率最优分配算法和随机波束形成算法。(1)在中继功率最优分配算法中,以最大化用户信息安全率为目标函数,以中继的发射功率为约束条件,采用变量松弛技术、半正定规划技术以及Charnes-Cooper变换将目标函数与约束条件中的非凸形式转化为标准凸形式,进而利用一维搜索法和二分法算法找到中继功率最优分配策略以及最优权值矢量。(2)在随机波束形成算法中,利用信道状态先验信息,引入时变的权值矢量,以最大化用户信息安全率为目标函数,以权值矢量的功率期望为约束条件,采用变量松弛技术、半正定规划技术以及Charnes-Cooper变换将目标函数与约束条件中的非凸形式转化为标准凸形式,进而,基于上述凸问题,分别探讨了权值矢量在复高斯分布和椭圆分布下的用户最大信息安全率。最后,研究数值结果表明了上述两种算法的有效性。针对MIMO多组播无线中继网络中外界信道扰动系数不确定问题,提出了一种基于外界信道扰动系数评估算法。首先,设定外界信道扰动系数,以最大化用户信噪比为目标函数,以中继的发射功率为约束条件,构建原始模型;其次,通过半正定松弛技术将原始模型中的非凸形式转化为标准凸形式,使用二分法算法找到该用户的最大信噪比;然后,利用用户信噪比与外界信道扰动系数的相关关系,评估出当前外界信道扰动系数;最后,研究数值结果表明了上述算法的有效性。

关键词：无线中继网络信息安全凸形式信道状态先验信息信道扰动

无线中继网络中改进的物理层网络编码方案设计与仿真

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同方学位论文库

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无线中继网络中改进的物理层网络编码方案设计与仿真

作者：黄菲东北大学

学位级别：硕士

物理层网络编码技术作为中继协作通信的一种,因其在提高网络吞吐量方面的优势而受到广泛关注。在典型的物理层网络编码设置中,两个有数据交换需求的源／目的节点同时向中继节点发送数据包,利用无线信道中电磁波的叠加特性,中继接收到两... 详细信息

物理层网络编码技术作为中继协作通信的一种,因其在提高网络吞吐量方面的优势而受到广泛关注。在典型的物理层网络编码设置中,两个有数据交换需求的源／目的节点同时向中继节点发送数据包,利用无线信道中电磁波的叠加特性,中继接收到两个数据包的叠加结果并对其进行编码广播,目的节点再从广播数据包中解码出所需数据包,在两个时隙内完成一次数据包的交换,吞吐量提高到传统中继方式的两倍。在实际的无线中继网络中,对一个中继节点来说,经过它进行数据交换的机会往往不止一个。若能够使该中继节点同时编码多于两个数据包,那么网络传输性能可以进一步的提高。基于这一目标,本文将针对三节点的物理层网络编码方案加以改进,提出了针对多条双向中继链路的联合物理层网络编码方案。本文首先论述了联合物理层网络编码方案适用的网络环境、具体流程,接着又分析了方案中存在的关键问题。针对所提出的关键问题,本文接下来一一给出解决方案。为了使得参与联合物理层网络编码过程的终端节点都能够从中继编码的数据包中解码出各自所需的数据包,需要设计一定的中继联合编码方式。本文先分析了该中继联合编码过程需要满足的三个约束条件,再分别从方案误码率和传输效率两方面考虑,设计了三个不同目标的中继联合编码过程以获得不同的中继编码方案。仿真结果表明,不同的中继编码方式各有优势。另外,由于参与执行某次联合物理层网络编码方案的所有终端节点除与各自的目的节点外,要求能够相互监听到,因此本文进一步设计了根据网络信道条件,对终端节点对进行分组的算法。根据不同的分组目标得到两个运行速度与侧重点均有差异的分组算法。仿真结果表明,两个算法能得到相近的分组结果但有各自的适用场景。最后,本文结合不同的终端节点对分组算法和中继编码方式,得到几种侧重点不同的联合物理层网络编码方案,仿真结果表明,所有方案与针对三节点的物理层网络编码方案相比,均能够使网络吞吐量有所提高。

关键词：星座图映射物理层网络编码正交幅度调制无线中继网络

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同方学位论文库

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无线中继网络中资源分配算法研究

无线中继网络中资源分配算法研究

作者：张海龙北京邮电大学

学位级别：硕士

随着无线通信网络的发展,对于网络吞吐量、系统容量、用户公平性和传输可靠性等多种网络性能的要求越来越高。然而,有限的无线资源和无线通信的传播环境限制了网络的性能。而在传统蜂窝网络中引入中继节点,缩短了节点之间的通信距离,能... 详细信息

随着无线通信网络的发展,对于网络吞吐量、系统容量、用户公平性和传输可靠性等多种网络性能的要求越来越高。然而,有限的无线资源和无线通信的传播环境限制了网络的性能。而在传统蜂窝网络中引入中继节点,缩短了节点之间的通信距离,能有效提高系统容量,扩大网络覆盖范围,成为研究的热点。本文介绍了无线中继网络的系统模型和网络架构,对目前无线中继网络研究的关键技术进行了总结,并对无线中继网络中的中继选择和资源分配问题进行了讨论。本文在固定无线中继网络中提出一种兼顾负载均衡和用户公平性的资源分配算法。首先给出最优资源分配的数学描述,由于求解最优解的复杂度非常高,又提出了一种复杂度低的次优资源分配方案。本文还在用户互为中继的无线中继网络中提出基于分级调制的协作传输方案,并提出中继选择方案和动态子帧划分方案。中继选择方案同时考虑信道条件和中继剩余能量,以提高中继传输性能;协作传输方案在一个子信道上同时传输某个用户和其中继的信息比特,并结合动态子帧划分方案,有效利用无线资源,以提高系统频谱效率。另外,本文基于NS2软件搭建了无线中继网络仿真平台。改进NS2仿真平台原有的无线节点模型,设计符合OFDMA无线中继网络的节点及协议栈,修改部分无线资源管理函数,采用OTCL编写脚本,实现协议栈添加、连接建立、业务发起等功能,配置网络场景,运行场景脚本得到网络性能数据并且以此为基础进行分析。

关键词：无线中继网络中继选择资源分配用户公平性分级调制

无线中继网络中基于携能通信技术的联合资源分配算法

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无线中继网络中基于携能通信技术的联合资源分配算法

作者：柳颖河北工程大学

学位级别：硕士

携能通信(Simultaneous Wireless Information and Power Transfer,SWIPT)技术,可挖掘蕴藏无线射频(Radio Frequency,RF)信号中的能量,并供给网内终端用户使用,从而为延长能量受限网络的生命周期开辟了新的研究方向,已成为当今无线通信... 详细信息

携能通信(Simultaneous Wireless Information and Power Transfer,SWIPT)技术,可挖掘蕴藏无线射频(Radio Frequency,RF)信号中的能量,并供给网内终端用户使用,从而为延长能量受限网络的生命周期开辟了新的研究方向,已成为当今无线通信领域新兴的热点技术之一。在无线中继网络中,中继节点使用能量收集(Energy Harvesting,EH)技术后,将以无源方式协助其他节点传输数据,克服了自身因能量保守性难以参与节点间协作通信的自私性。本文根据无线携能中继网络的特点,围绕网络可用资源的优化和分配,分别研究了单用户时隙转换(Time Switching,TS)网络中的吞吐量控制策略、源端能量使用效率的优化方法,并提出多变量对偶算法,解决了多用户功率分割(Power Splitting,PS)机制网络中的吞吐量最大化问题。首先,在基于TS机制的无线携能中继网络中,研究中继端电路动态能量消耗影响下,联合节点功率控制、时隙转换因子优化等因素的最大化吞吐量问题。文中根据变量间耦合关系,逐步优化变量。首先解决能量传输时的功率控制问题,然后将时隙转换因子和信息传输功率控制问题转化分解为凸问题和非凸问题两个子问题,并引入非线性遗传算法求解非凸子问题。最后,在仿真实验中验证了提出的算法具有可行性和优越性。其次,从无线携能中继网络能量提供者的能耗角度,研究最小化源端能量消耗问题。为找到最优解,目标问题被等价转化为凸问题。在给出凸问题最优解之前,文中设计并得到了可行性评估问题以检验目标问题的可行性。随后,文中提出一个能同时得到能量消耗问题最优解和可行性评估结果的统一框架,该算法大大降低了计算复杂度。仿真结果进一步证明了,文中提出的算法在降低源端能量消耗的同时,提供了服务质量保证,实现了网内可用资源的最优配置。最后,在多用户共存的网络中,研究PS机制下满足用户最低传输速率要求的同时最大化吞吐量问题。通过问题结构首先推导出功率分割因子的解析式并保证全局最优性。对于剩余两个子问题:功率控制和子载波分配,可看作两个相对独立的子问题,并在对偶域中找到最优解。仿真结果进一步验证,相比于对比算法,文中提出的算法有更好的性能。

关键词：无线中继网络携能通信技术资源分配时隙转换功率分割