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AF协作分集中的功率优化分配方案

发布时间:2020-06-30 17:58:58 阅读: 来源:直埋厂家

1 引言 协作通信技术指利用多个不同用户的天线组成虚拟天线阵,从而获得类似MIMO系统的性能增益。通过用户协作来增加系统容量,有AF(Amplify and Forward)和DF(Decoded and Forward)两种协同方式.由协作带来的分集称为协作分集。AF指中继不对接收的信号进行解调和解码,而是直接对其进行模拟处理后放大转发。DF指中继先要对接收到的信号进行解调、解码(如果编码)和判决,然后将判决后的数据进行编码调制再转发。在AF方式下可得到多重分集,分集重数等于参与协作的用户数,利用其他用户的天线形成Alamouti空时码,称为空时码协同。将协同与信道编码相结合即编码协同(Coded Cooperation),其本质是把码字分成数据位和校验位两部分,对冗余校验位进行协同。协同分集仅适用于慢衰落信道。对于快衰落信道,协同分集几乎没有增益。 针对AF模式,在中继端进行功率分配的方法:发送端用一半的功率,所有中继端用另一半的功率且功率平分,但该方法未考虑优化接收端也未考虑各个信道功率因素。在发送端和中继端进行功率平均分配,在接收端进行最大比合并MRC(Maximum Ratio Combiner),方法虽然简单,但性能不是最佳。这里提出在大信噪比条件下,以降低系统的中断概率为目标的一种功率优化分配方案。2 系统模型 图1为多用户协作分集通信模型。其中,h1.i是Sender(记作S)到Relay(记作R)i的信道,z1,i是噪声。同理,h2,i是Re-lay i到Destination的信道,z2,i是相应的噪声。作如下假设:共有K个中继一发送端一中继,接收端均是单天线。所有终端都是半双工的,即不能同时发送和接收信号。

本文引用地址:

在第1个时隙,发送端S发送信号x,中继Ri(i ∈1,2,…K)和接收端D接收信号。在第2个时隙,中继Ri将信号放大并前传,S未发送新的信号。h0是S到D的衰落信道,h1,i是S到Ri的信道,h2,i是Ri到D的信道。z0、z1、z2,i是相应信道的加性高斯白噪声。h0、h1,i、h2,i是均值为零且相互独立的复高斯分布随机变量,其方差分别为是相互独立、均值为零、方差为σ2的复高斯随机变量。 所有K个中继节点均参与协作通信,接收端节点采用最大比和并方式处理接收信号,针对放大转发策略,其瞬时互信息量为: 信号总的发射功率为为使中断概率最小,根据拉格朗日乘数法,令: 可看出,当α→0时,δ→1,即当源到中继和中继到接收端的信道增益之比值足够小时,功率都分配在源到接收端的传输,当可知当源到中继和中继到接收端的信道增益的比值足够大时,功率平均分配。

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