物理層網(wǎng)絡(luò)編碼和協(xié)作中繼選擇策略研究.pdf

1、互聯(lián)網(wǎng)的大規(guī)模普及和移動(dòng)通信的飛速發(fā)展，給人們的生活帶來了極大便利。由于無線信道具備廣播特性，一方面可以利用這種特性，通過協(xié)作中繼的方式提高通信的可靠性，其中物理層網(wǎng)絡(luò)編碼是一大熱點(diǎn)研究方向；另一方面，不得不對通信的安全性加以重點(diǎn)考慮，物理層安全能保障通信的絕對安全，是目前為止最為嚴(yán)密的安全策略，因而引起了越來越多的關(guān)注。本文圍繞這兩大問題，具體針對非對稱信道下的物理層網(wǎng)絡(luò)編碼、物理層安全中繼選擇以及過時(shí)信道的中繼選擇等問題進(jìn)行了研究。

2、
　　首先，研究了非對稱雙向信道對物理層網(wǎng)絡(luò)編碼性能的影響，針對階段非對稱、下行鏈路非對稱、上行鏈路非對稱以及節(jié)點(diǎn)非對稱等四種情形，分析了物理層網(wǎng)絡(luò)編碼的誤碼率性能，并與理想對稱信道情形進(jìn)行了對比。仿真結(jié)果表明四種非對稱情形，階段下行非對稱的誤比特率性能最優(yōu)，階段上行非對稱和節(jié)點(diǎn)非對稱情形次之，性能最差的是下行鏈路非對稱和上行鏈路非對稱情形。當(dāng)誤比特率BER=10-3時(shí)，對稱情形與階段下行非對稱的信噪比相差0.5dB，而下行非對稱

3、比對稱曲線的信噪比高1.5dB，最差的上行非對稱則比對稱曲線誤碼率高2.2dB。
　　其次，研究了認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)的物理層安全問題，分析了傳統(tǒng)中繼選擇、直接傳輸、最優(yōu)中繼選擇三種策略下系統(tǒng)的安全速率和安全中斷概率性能。在推導(dǎo)了傳統(tǒng)中繼選擇策略的瞬時(shí)安全可達(dá)速率和安全中斷概率表達(dá)式的基礎(chǔ)上，分別研究了直接傳輸在單個(gè)竊聽節(jié)點(diǎn)、多竊聽節(jié)點(diǎn)、多主用戶三種情形下的安全中斷概率，并類似地分析了最優(yōu)中繼選擇策略。在高SNR下，分別對上述三種策略的漸

4、進(jìn)安全中斷概率進(jìn)行了推導(dǎo)。通過數(shù)值仿真分析比較了安全速率和安全中斷概率隨發(fā)射功率的變化關(guān)系，結(jié)果表明三種策略下，單竊聽節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)性能優(yōu)于多竊聽節(jié)點(diǎn)，單主用戶系統(tǒng)性能優(yōu)于多主用戶系統(tǒng)性能。
　　最后，研究了過時(shí)CSI對機(jī)會雙向中繼協(xié)作系統(tǒng)的性能影響，針對第1最優(yōu)中繼在實(shí)際應(yīng)用中可能失效的情況，提出了一種簡單第 N最優(yōu)中繼選擇算法。分析了過時(shí)CSI下所提中繼選擇策略的中斷概率性能，并推導(dǎo)了Rayleigh衰落信道下中斷概率下界的閉式表達(dá)