基于中斷概率約束的協(xié)作通信功率分配方案的研究.pdf

1、協(xié)作通信技術(shù)可以看作一種虛擬的 MIMO,其基本思想是鄰近的單天線移動(dòng)用戶相互協(xié)作構(gòu)成虛擬的天線陣列,在不額外增加信號(hào)設(shè)計(jì)復(fù)雜度和移動(dòng)終端多天線設(shè)計(jì)的前提下,有效地改善系統(tǒng)性能。本文針對(duì)不同的通信環(huán)境分析功率分配方案,主要工作概括如下:
　　第一,在單中繼混合譯碼放大轉(zhuǎn)發(fā)(hybrid decode-amplify-forward, HDAF)協(xié)作通信中,以直接傳輸方式的中斷概率值為約束條件,以總功率最小化為目標(biāo),采用極值問題的分

2、析方法,得到準(zhǔn)靜態(tài)瑞利平坦衰落信道中 HDAF協(xié)作方式源節(jié)點(diǎn)和中繼節(jié)點(diǎn)功率。數(shù)值分析結(jié)果表明,在相同的中斷概率約束條件下,采用 HDAF協(xié)作方式所需的總功率比放大轉(zhuǎn)發(fā)( amplify-and-forward, AF)、譯碼轉(zhuǎn)發(fā)(decode-and-forward, DF)協(xié)作方式少1~10dBm,最大限度地減少了系統(tǒng)資源的消耗。
　　第二,為克服信道處于深度衰落情況下單中繼協(xié)作困難,減少多中繼協(xié)作目的端信號(hào)處理的復(fù)雜度,本文給

3、出兩個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)參與協(xié)作通信的功率分配方案。兩個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)分別采用 AF、DF以及混合 AF/DF三種協(xié)作方式進(jìn)行通信。在滿足一定中斷概率和節(jié)點(diǎn)功率約束的情況下,利用 MATLAB軟件中的 Fmincon優(yōu)化函數(shù),得到各節(jié)點(diǎn)的最小發(fā)射功率。數(shù)值分析表明,在相同條件下,雙中繼節(jié)點(diǎn)采用混合AF/DF協(xié)作方式比 AF協(xié)作方式、DF協(xié)作方式消耗的系統(tǒng)總功率分別少4~9dBm、0.5~1dBm。對(duì)比分析單中繼 HDAF和雙中繼混合 AF/DF協(xié)作通信

4、系統(tǒng)的性能。根據(jù)不同的通信環(huán)境,選擇合適的協(xié)作傳輸方式,使得系統(tǒng)消耗的總功率最小。
　　第三,針對(duì)兩個(gè)源-目的節(jié)點(diǎn)對(duì)的 HDAF協(xié)作通信系統(tǒng),提出有效地功率分配方案。中繼節(jié)點(diǎn)通過對(duì)比源-中繼鏈路的信噪比和信噪比門限來(lái)決定采用的協(xié)作傳輸方式。通過 Karush-Kuhn-Tucker(KKT)極值條件得到在各移動(dòng)用戶滿足中斷概率約束條件下的最小發(fā)射功率。數(shù)值分析表明,在相同的中斷概率約束條件下,本文提出的功率分配方案比等功率分配方案