双向中继信道的模拟网络编码最优功率分配.pdf

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1、第3O卷第8期信号处理Vol_30No．82014年8月JOURNALOFSIGNALPROCESSINGAug．2014双向中继信道的模拟网络编码最优功率分配钟新毅徐友云许魁孙新建夏晓晨(解放军理工大学通信工程学院，南京210007)摘要：在双向信息非对称条件下，研究了基于模拟网络编码的双向中继信道中的最优功率分配问题。分别给出了中断概率最小化、和速率最大化意义下的最优功率分配闭式数学表达式，并证明了两种约束下最优功率分配问题的统一性。分析表明：现有的基于模拟网络编码的双向中继信道中的最优功率分配方法是本文提出方法在某些条件下的特例。计算机仿真分

2、析证明了提出的最优功率分配方法在中断概率和和速率性能方面均优于平均功率分配方法。关键词：最优功率分配；模拟网络编码；双向中继信道；信息非对称中图分类号：TN929．5文献标识码：A文章编号：1003—0530(2014)08—0867—07AOptimalPowerAllocationofAnalogNetworkCodingforTwo-WayRelayChannelZHONGXin·-yiXUYou．-yunXUKuiSUNXin-jianXIAXiao-chen(InstituteofCommunicationsEngineering，PLA

3、UniversityofScienceandTechnology，Na@ng210007，China)Abstract：Inthispaper，theoptimalpowerallocationproblemoftwo·wayrelaychannel(TWRC)systemwithanalognetworkcoding(ANC)isdiscussedwithasymmetrictransmissionrequirements．Thepaperprovidestheclosed—formex—pressionsforoptimumpoweralloc

4、ationintermsofminimumoutageprobabilityandmaximumsum—raterespectively．Italsoshowsthatthetwotypesofoptimumpowerallocationschemesareexactlythesame．Theanalysisindicatesthatsomeexist—ingoptimalpowerallocationschemesofTWRCwithANCarespecialcasesoftheproposedscheme．Moreover，simulation

5、resultsshowthattheachievableoutageprobabilityandsum-rateperformanceoftheproposedunifiedoptimumpoweralloca-tionschemeoutperformsthatoftheuniformpowerallocationscheme．Keywords：optimumpowerallocation；analognetworkcoding；two—wayrelaychannel；asymmetrictransmissionrequire—ments接收到的两

6、路叠加信号进行放大转发(amplify—and—1引言forward)处理，这种方式称为模拟网络编码(Analog在无线网络中引入中继节点，能够有效降低衰NetworkCoding，ANC)[2-3~。物理层网络编码的前落信道对系统性能的影响、扩展无线网络的边缘覆提假设是两个源节点发送的信号严格同时到达，这盖⋯。在双向中继信道中，通常研究两种网络编码在工程实践中非常难做到。而模拟网络编码方式方法。一种是中继节点对中继节点对同时接收到中，不要求两源节点同时发送，允许存在时延，并且的两路叠加信号建立某种映射机制，通过重新编码已经在无线通信网络中进行了验

7、证。本文主要研后转发，这种方式称为物理层网络编码(Physical—究模拟网络编码。目前，衡量模拟网络编码性能的LayerNetworkCoding)。另一种是中继节点对同时主要指标有：和速率，中断概率，信噪比(SNR)和误收稿日期：2013—05—30；修回日期：2014—02—06基金项目：国家青年自然科学基金(61301165，61201218)；江苏省青年自然科学基金(BK2012055，BK2012056)；江苏省基金重点专项(BK2011002)第8期钟新毅等：双向中继信道的模拟网络编码最优功率分配869Yl(n)=~／P6hah62(

8、n)+。z(n)+zl(n)(P。，P6)=argiP噼(10)(5)优化问题(10)等价为：同样的方法，终端节点Ⅳ2在第