一种基于QoS的自适应混合协同传输方法及性能分析

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1、航空学报ActaAeronauticaetAstronauticaSinicaSep．252012V01．33No．91688-1696ISSN1000—6893CN11—1929／Vhttp：Hhkxb．buaa．edu．cnhkxb@buaa．edu．CFI文章编号：i000—6893(2012)09—1688—09一种基于QoS的自适应混合协同传输方法及性能分析李国彦，张有光*，廖芒北京航空航天大学电子信息工程学院，北京100191摘要：理想的混合协同传输系统中，所有的中继节点都参与译码，将带来计算复杂度的

2、提高、节点资源消耗的增加以及信息传输时延的增大。针对多节点的协同无线传输网络，提出了一种基于服务质量(Qua[ityofService，QoS)的自适应混合协同传输方法，并进行了性能分析，给出了系统误码率(SymbolErrorRate，SER)及中断概率的闭合表达式。该方法根据目的节点的Qos需求以及中继节点的信噪比(sNR)门限，动态地调整中继节点的传输模式，能够减小系统能耗，延长节点使用寿命。数值及仿真结果表明，基于中继节点信噪比门限的混合协同传输能够以较低的实现复杂度获得与理想的混合协同传输相近的性能，理

3、论的性能分析结果与实际仿真结果相一致。关键词：无线网络；服务质量(QoS)；混合协同；误符号率；中断概率中图分类号：V443．i；TN925文献标识码：A无线通信中，衰落是影响通信质量的主要因素，各类衰落都会导致差错率的上升，严重影响通信的可靠性。协同通信技术已经被证明是能够有效对抗无线信号衰落，提高无线通信系统可靠性的有效手段[1。4]。根据中继节点的工作方式，协同通信可分为再生中继传输与非再生中继传输[5。6]。非再生中继传输中，中继节点仅将接收到的源节点信号进行加权放大后转发到目的节点，也称做放大转发(Am

4、plify—Forward，AF)；而再生中继传输中，中继节点则对接收的源节点信号进行解调、译码，获得原始信息，然后经重新编码与调制后转发到目的节点，也称做译码转发(Decode—Forward，DF)。相对于DF而言，AF实现较简单，能够降低中继节点信号处理的复杂性。然而，中继节点在放大有用信号的同时也放大了源一中继信道引入的噪声，因此AF方式存在噪声放大效应。对于DF，由于其需要中继节点的解调、译码、编码等处理，复杂度较高，节点能耗也较大，在中继节点正确译码的情况下，系统能够获得较好的性能。尽管DF不会带来噪

5、声放大问题，然而在中继节点译码出现错误的情况下，这种错误会随着跳数的增加不断积累，从而影响到系统的分集效果。混合协同传输(HybridCooperation，HC)将AF和DF相结合，根据中继节点的译码结果来决定其是采用AF还是DF进行传输[7。1⋯。若中继节点能够正确译码，则工作于DF模式；否则，工作于AF模式。尽管HC能够同时利用AF和DF的优势，最大限度地抑制了AF中的噪声放大及DF中的错误传播所带来的影响，然而，在多节点协同传输的情况下，各中继节点工作于HC模式需要其首先进行译码，之后根据译码结果来决收稿

6、日期：2011-11—29；退修日期：2011-12—15；录用日期：2012-02．20：网络出版时间：2012．03—0511：08网络出版地址：WWW．cnki．net／kcms／detail／11．1929V201203051108．004．html基金项目：国家“973”计划(2010CB731803)；国家创新研究群体科学基金(60921001)；国家自然科学基金(61071072)*通讯作者．Tel．：010-82339530E-mail：zhangyouguang@vipsina．corn引用梧武

7、iLiGY，ZhangYG，LiaoM．MethodandperformanceofQoS-basedadapUvehybridcooperativetransmission．ActaAeronauticaetAstronauticaSinica．2012．33(9)：1688—1696李国彦．张有光．磨芒．一种基于QoS的自适应混合协同传输方法及性能分析蕊空学报．2012．33(9)：1688．1696李国彦等：一种基于QoS的自适应混合协同传输方法及性能分析定所采用的传输方式，虽然这种方式能够提升系统性能，然

8、而每个中继节点都参与译码势必会带来系统复杂度及节点资源消耗的增加以及信息传输时延的增大。此外，系统的输出信噪比(Signal—to—NoiseRatio，SNR)能够反应系统多个方面的性能，例如误码率、中断概率等，因此，可以用系统的输出信噪比作为目的端服务质量(QualityofService，QoS)的度量来设计相应的低复杂度、低能耗协同传输策略。本文针对多节点协同传输