非對稱中繼協(xié)作的中斷容量與資源分配.pdf

1、隨著無線業(yè)務的發(fā)展，人們對無線網(wǎng)絡服務質量的要求也越來越高。同時，隨著集成電路的發(fā)展，盡管用戶終端的功能越來越豐富，但是其小型化程度卻越來越高，這影響多天線等提高網(wǎng)絡容量的技術的應用。中繼協(xié)作通信被認為是解決高速率要求和用戶終端的小型化這對矛盾的重要技術。2001年以來，中繼協(xié)作通信的協(xié)作策略、容量、節(jié)點選撣、資源分配，以及與其他物理層技術的結合成為通信領域研究的新熱點，并取得了許多突出的理論成果。另一方面，未來的無線通信網(wǎng)絡將是一個集

2、通信、娛樂、家居控制于一體，涵蓋無線個域網(wǎng)到無線蜂窩網(wǎng)，移動通信網(wǎng)和無線接入網(wǎng)的混合網(wǎng)絡。這種網(wǎng)絡中，用戶終端多種多樣，其位置、環(huán)境、天線資源、能量資源以及業(yè)務類型也各不相同。因此這種網(wǎng)絡中，用戶終端之間的協(xié)作要充分考慮到網(wǎng)絡本身的非對稱性。 本文著眼于分析非對稱網(wǎng)絡中節(jié)點位置、鏈路環(huán)境、天線資源、能量資源等因素對協(xié)作系統(tǒng)性能的影響，并探討了如何充分利用這些因素。本文的主要貢獻有： 1.分析了非對稱網(wǎng)絡中，Nakagam

3、i-m信道下中繼協(xié)作的中斷概率。 作者分析了解碼轉發(fā)協(xié)作下，不同中繼位置、中繼節(jié)點環(huán)境、中繼天線數(shù)以及目的節(jié)點的合并方式對中斷概率的影響。結果表明，相對于合并方式而言，節(jié)點位置和環(huán)境對系統(tǒng)中斷性能影響更大。其中節(jié)點位置是至關重要的因素，而中斷概率隨節(jié)點環(huán)境的變化是非均勻的，良好的中繼-目的鏈路是降低中斷概率的前提。在惡劣環(huán)境中，增加中繼天線數(shù)可以有效的提高系統(tǒng)容量。@2 2.提出了一種節(jié)點位置非對稱下的資源分配方法。 作

4、者提出一種部分信息中繼的協(xié)作策略，這種協(xié)作下，中繼節(jié)點只轉發(fā)保護程度弱的信息。同時，根據(jù)不同的中繼節(jié)點位置，優(yōu)化分級調制的星座圖和源與中繼節(jié)點之間的功率分配比例因子。結果表明，這種利用中繼節(jié)點的位置優(yōu)勢來平衡不對稱保護的方法，既可以提高整個系統(tǒng)的可靠性，又可以減小中繼占用的資源。 3.提出了兩種在混合終端網(wǎng)絡中，節(jié)點資源非對稱下的資源分配方法。 作者首先在發(fā)送端未知信道狀態(tài)信息時，以最小化中斷概率為目標，利用源節(jié)點和中繼

5、節(jié)點不同的最大功率限制，通過迭代的方法來尋找最優(yōu)功率分配。結果表明，在非對稱環(huán)境下，最優(yōu)功率分配比平均功率分配有1～2dB的增益。然后，作者研究了存節(jié)點本身能量資源不等時的資源分配。根據(jù)發(fā)射能量在總能量中所占的比例，以加權的方式來最小化能量代價函數(shù)。仿真結果表明，中繼節(jié)點持續(xù)時間只降低10％，就可將源節(jié)點的持續(xù)時間增加3倍。同時，在相同中斷概率的條件下，加權能量代價函數(shù)最小化比總能量最小化的頻譜效率要高0.25bit/Hz。最后，分別給