关于时隙的研究

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1、一、概述考虑一个多个源同时与同一个节点通信的场景，例如无线传感器网络屮的数裾融合屮心将收集来ft多个传感器的的数据，或者传统的蜂窝移动通信系统在多个用户与基站进行通信，建立一个M个活动的用户同时14同一个基站发送数据，并且有L个非活动的用户作为待选中继的通信模型。该模型中，用户-基站的信道间隔较远袞落较大，中继散落在用户附近，屮继-用户有较好的信道状态，利用屮继通信具有更好的性能。通信采用时分复用，研究结果可以直接扩展到其他的多址接入复用模型中。模型中的所有节点均为半双工，即节点在同一时间仅能发送或接收信息，不能同时发送和接收。M个发送节点轮流广播训练序列，基站和L个非活

2、动节点接收信息并完成信道估计。根据本地的信道信息，每个中继可以知道自己是否能正确的解码M个源的信息，通过判定准则，基站可以知道总共有儿个非活动节点可以作为屮继，记为N。如果N〉=(M-1)，系统采用协作模式发送数据，同时基站广播M源、基站、中继间的信道状态信息(控制信道的信号传输假设为无损传输)。如果N<(M-1),将采用传统的TDD直接发送方案，M个发送节点轮流14基站发送信息，而没有中继协作的存在。在高信噪比(SNR)和固定的发送速率的条件下，协作通信即N〉=(M-1)的概率大大高于直接发送的概率。二、协作通信模型在第一个时隙，所有的M个用户同时广播数据，L个非活动用

3、户和基站接收m=前面说过，假设CSI在接收端己知，每个非活动用户可以本地信道信息判断是否可以正确解码M个用户的信息。判决准则如下iog(i+pe

4、2)，s以1，2,…，M}假设L个非活动用户里有N个满足这个准则，这N个非活动用户作为待选中继，令这N个用户按照

5、/D

6、2的大小排列。在接下来的M-1个时隙里，在N个待选中继里选出前M-1个，依次连接基站，转发信息。传输的调度可以以一个分布式的方式来完成，调整每个中继的退避时间与中继到基站信道的质量

7、/^D

8、2成反比。这里运用了网络编码，将M个信源的信息编码并使川M-1个屮继转发。AM其屮yRnJn为非负定的权重矩阵，大小収

9、决于

10、/>

11、2。在接T来的M-1个时隙，接收端收到的信息为将全部的M个时隙堆叠起来，得到y=DHs+n其中);=bzv...，>x,r，D=diag{p，hRD，"”hRMiD}，//=[ro,...,rw]，n=,可以计算协作通信模式下系统可获得的总速率-其中M表示系统总共使用了M个时隙。但是M个时隙不一定需要平均分配的，也就是说，可以考虑M个用户和M-1个中继占用不同的时隙发送数据。将系统模型简化为M=2,L=2的情况，即2个活动的用户向一个基站发送信息，同时有2个非活动用户作为备选中继，假设用户广播所占的时隙与总时隙的比例为p，中继转发所占时隙与总时隙的比例为q,

12、显然p+q=1。判决是否成为中继的准则变为/?,,,

13、

14、pi+^:1+PEI^dI2

15、+9Xl°gf1+P^Dm=N>其中

16、~D

17、_是中继•hl的地信道里状态最好的一条A中断时间可以定义为O=(JOA其中A是所有可用的子集Ae{l，2}，0A定义为N.AOa=JOn^Ne{QX^L};ysA,H=H,D=D

18、JN=N)

19、A

20、为A中用户的数量，注意到这是一个对称型的系统，意味着=因ieA此，在TV21时，互信息量I可以写成1N.A'=lOg(l++Z2iP7/?d

21、’7V，A2=l°g(l+p(j^2，/)Z22p77?D

22、N,A3pxlog(M::i+pEM"1=1+t/X2由此进行仿真，编写程序如下:clearclcRm=2;L=2;times=5000000;snrindb=20;snr=10A(0.l*snrindb);pu=0:0.05:1;forx=l:length(pu)outage=0;forxx=l:timeshsr=1/sqrt(2)*(

23、randn(2,L)+li*randn(2,L));hd=1/sqrt(4)*(randn(1,2)+li*randn(1,2));hrd=1/sqrt(4)*(randn(1,L)+li*randn(1,L));Hrd=0;N=0;for1=1:Lif((1-pu(x))*(log2(l+snr*abs(hsr(lz1))A2))>Rm)&&((1-pu(x))*(log2(1+snr*abs(hsr(2,1))A2))>Rm)N=N+l;ifabs(hrd(1))>abs(Hrd)Hrd=hrd(1);endendendh