对协作系统自适应角色选择策略思索

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1、对协作系统自适应角色选择策略思索摘要：在传统协作系统基础上提出了一种新颖的自适应协作方式——机会角色选择协作。为进一步说明该策略，构建了一种最基本的两用户机会协作框架，其中两个用户相互竞争将各自信息发送给同一目的端。根据瞬时信道条件，两用户均可以机会地充当信息源角色，而另一用户将作为放大转发中继来为信源服务。同时，在此基础上提出并简要描述了一种最优的中心化角色选择策略（C-ROSE）。该策略能够最大化目的端接收信噪比（SNR），进而提高系统传输性能。研究表明，通过这种动态、灵活、高效的节点角色分

2、配方式，协作系统的传输可靠性可得到进一步增强，从而为构建稳固、高效、互惠的协作传输体系开辟了新道路。关键词：协作通信；中断概率；角色选择Abstract：Thispaperdescribesanadaptivecooperativetechniqueandopportunisticrole-selectionschemebasedonatraditionalcooperativescheme.Wecreateanopportunisticcooperativeframeworkwheretwou

3、serscompetetotransmittheirowninformationtoacommondestination.Dependingontheinstantaneouschannelconditions，eitheroftheuserscanbetheinformation12sourceandtheotheruserisanamplify-and-forwardrelay.Toreducethelikelihoodofsystemoutages，anoptimalcentralized

4、roleselectionschemecalledC-ROSEisproposed.Thisschememaximizesthereceivedsignal-to-noiseratioatthedestination.Ourdynamic，flexiblerole-selectionschemecanamelioratetransmissionreliabilityinordertocreateaneffectivecooperativecommunicationsystem.Keywords：

5、cooperativecommunications；outageprobability；roleselection中图分类号：TN929.5文献标志码：A文章编号：1009-6868（2013）04-0046-0312在协作分集系统中，当有多个相同类型的节点（如信源、中继或目的端节点）可供选择时，可通过机会地选取具有最高端到端信噪比的节点参与协作来提高传输鲁棒性。2006年，Bletsas等人针对典型的多中继协作场景首次提出了机会选择思想[1-2]。随后，这种思想被拓展到多源协作系统[3-6]和

6、多目的端协作系统[7-10]中。上述工作的共同点在于：每个节点的角色（即信源、中继或目的端）都是预先确定的，且不随系统中瞬时信道状态的变化而变化。尽管这种预先确定的（固定的）角色配置有其自身优点，它却不能保证每次信息传输时均采用信道质量最好的链路，因此存在一些缺陷：（1）公平性不足。（2）能量有效性不足。针对上述不足之处，文献[11]推导了一种具有两发射机、两接收机的四节点ad-hoc网络的信息理论容量上下界。分析表明：发射机（接收机）间的协作分集可以提供一种高信噪比加性增益。进而，针对相同的系

7、统模型，Ng等人同时考虑了接收机协作和发射机协作，并刻画了其协作开销（以网络中分配的功率和带宽为指标）[12]。最近，通过在上述系统模型中增加中继节点并考虑含有多个信源-目的端对的一般场景，Ju等人[13]提出了几种最优和子优的传输策略并分别计算了对应的中断概率。尽管上述工作[11-13]研究了信源或目的端节点间的相互协作，机会角色选择的概念尚未建立起来。更重要的是，机会角色选择的内在工作机理尚未得到深入研究，不同链路对于系统中断性能的影响仍然是未知的。为解决上述问题，文章将构建一种两用户机会角

8、色协作框架，并提出一种中心化的机会角色协作策略。通过这种动态的机会角色选择机制，全面提高系统端到端传输可靠性。1系统模型与协议描述1.1系统模型12在无线ad-hoc网络中，终端设备间以彼此对等的方式相互通信而不需要有线网络者或基础设施做更好支撑[11]。为克服路径损耗或障碍物等因素影响，信源与目的端间的通信可借助一些中间节点来实现，由此形成了中继链路。同时，由于每个终端设备所具有的能量是有限的，每个节点都会试图借助临近节点帮助转发信息以减少能耗。对于这些场景，机会规划可以有效利用随机信道条件来