无线网络中继协作通信优化分析

韩晓阔

摘 要 受无线网络开放性特点影响，在通信过程中很容易受到外部因素的干扰。而对于中继协作通信系统来讲，其可以使得信道容量进一步增加，同时物理层安全技术也为通信网络的安全性提供了更可靠的支持。为保证通信的质量与安全，还需要进一步加强专业技术的研究，针对无线网络中继协作通信优化问题进行分析。

关键词 无线网络；中继协作通信；优化策略

中图分类号 TP3 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2019）232-0163-02

近年来我国无线网通信技术飞速发展，对进一步提高通信安全性与稳定性具有重要意义。无线通信有效的解决了封闭性、无动态性等缺陷，使得通信事业得到了进一步发展，能够为人们带来更高水平的通信服务。针对无线网络中继协作通信优化进行分析，需要确定中继协作通信技术的特点，然后建设问题模型并求解，通过算法设计来达到优化目的。

1 中继协作通信技术特点

相比有线通信来讲，虽然无线通信优势更为明显，但是其受到阻挡物、距离以及天气等因素的影响也更为严重，导致通信信道状态不良，尤其是不同小区用户以及同一小区不同用户之间也会相互干扰，导致接收信号质量降低，无法达到预期的高质量通信效果。针对此提出了中继协助通信模型，通过中继将接收的基站信号进行处理后，再把处理过的信号传向用户。利用此模型可以实现信道容量的增加，并且能够在一定程度上削弱不同用户之间的相互干扰，达到高质量无线通信效果[ 1 ]。对于无线网络中继协作通信系统来讲，中继协作传输信号能够有效缓解信号传输过程中失真的不足，且降低距离对信号质量的影响。

2 中继协作通信信道部分已知中继波束成形设计

2.1 问题描述

2.3 算法設计与数值模拟

以所知模型和鲁棒优化问题为依据，采用放缩形式对三个不确定性参数处理，将问题转化成一个二次约束二次规划问题，最后利用半正定松弛方法来求解。窃听者到中继的信道估计△c并不确定，想要将其消除还需要对问题做进一步近似，求解问题第三个局约束的上界。为确定算法设计的有效性，必须要进行数值模拟，即给定不同参数将算法结果与完美信道结果进行对比，以最终对比结果为参考依据[ 3 ]。

分析不同中继个数与不同用户信噪比阈值问题，假设信道信息c0符合0均值、0.1方差的高斯分布，并且hj（j=1，2）满足均为零、方差为1的高斯随机分布。在通过数值模拟过程中，假设从信源到窃听者信道信息比较差，即窃听者到信源的信道foj（j=1，2）符合0均值、0.01方差的高斯分布情况，同时设定窃听者到中继与信源的信道状态信息估计阈值为ε=0.1，εj=0.01（j=1，2）。另外还需要对部分重要参数进行设置，如σj=σE1=σE1=1，rj=r，j=1，2。以1000次随机试验的平均值作为各数据点进行数值模拟分析。将算法结果和完美信道结果进行对比，信道完全已知的情况下，△c，△fj，j=1，2均为固定已知条件，这样在条件相同的情况下，信道完全已知得到的中继发送功率均小于算法所得中继发送功率，且两者接近证明算法设计有效，可达到优化效果。并且，随着中继个数N的不断增大，中继发送功率会随之不断减小，且减少速度逐渐变缓。而在信源的SNR阈值上升时，中继发送功率PR也会同时上升。因此我们能够得出结论如果想加强信号传向信源这个过程的安全性，中继所要消耗的发送功率会更高，但是若要增加信源SNR阈值，那么会导致窃听人员接收到更多的信号。

在此基础上来对窃听者可达速率阈值以及中继个数进行对比，可确定在中继个数不断增加的情况下，中继发送功率不断减少，与实际情况一致，并且中继个数越多，中继间协作通信能够节省的功率更多。综合分析后可确定算法在一定程度上具有优化效果。

3 结论

无线网络现在已经得到了广泛应用，对进一步提高通信质量也起到了重要的推动作用。针对无线网络中继协作通信优化进行分析，需要基于无线网络通信的特点进行分析，根据实际情况设定问题模型，然后求解后进行优化，减少外部因素对用户通信质量的影响。

参考文献

[1]范建江.探索复杂网络的协作通信优化技术应用[J].信息通信，2018（10）：202-203.

[2]乔静萍.无线供能协作中继系统物理层安全技术研究[D].济南：山东大学，2018.

[3]刘克.关于无线网络中继协作通信的优化问题研究[D].北京：北京邮电大学，2018.