多跳协作分集系统中断性能

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1、多跳协作分集系统中断性能　　摘要：推导了在高信噪比条件下解码转发（DF）多跳分集网络的中断概率近似表达式和分集度；针对解码转发多跳分集系统不能提供空间满分集这一缺点，提出改进的选择性解码转发（SDF）算法，当中继节点不能正确解码信息时，将由源节点重新发送信息；相应地推导了在高信噪比条件下SDF多跳分集系统中断概率表达式及分集度。通过理论分析及仿真结果表明，SDF能有效改善协作分集系统的传输性能，且能获得空间满分集增益。关键词：协作分集；解码转发；选择性解码转发；中断概率；分集度中图分类号：TN929.53文献标志码：A0引言6由于无线信道易受衰落、噪声等因素的影响，协作分集技术

2、充分利用了无线通信的广播特性，通过多个用户之间相互协作，从而构成一个虚拟天线阵列来获取较高的空间分集增益[1-5]。针对源端距离目的端距较远的情况，采用单跳根本不能将源端信息正确地传输到目的端，因此需要采用多跳进行信息传输，以此扩大传输覆盖范围来解决上述问题，这也是现今无线通信领域内的研究热点[6-11]。文献[7]利用了无线信道的广播特性，克服了串联模型和并联模型的缺点，提出了一种协作分集系统模型。文献[8]提出了一种不依赖信道状态信息，利用无线网络的广播特性，使系统中的节点缓存其前面节点发送的信号，并将接收到的信号进行最大比合并获得额外增益的多跳协作机制。文献[9]提出了一

3、种改进的解码转发多跳中继系统，克服了多跳信道的终端性能差而且节点接收设备上的多跳分集信道较为复杂的缺点。文献[10]提出在多跳分集中存在节点接收数目受限且高信噪比情况下多跳分集可实现协作分集以提高通信性能。文献[11]针对重叠共享（UnderlaySharing，US）方式下的多跳解码转发（DecodeandForward，DF）协作分集感知网络进行了性能分析，在高信噪比条件下，虽然多跳DF协作分集感知系统不能获得空间分集增益，但随着跳数的增加，感知系统中断性能有所改善。针对传统DF方式的缺点，文献[12-13]提出了改进的选择性解码转发（SelectiveDecodeandF

4、orward，SDF）协议，能提高系统分集增益，改善系统性能。本文主要研究了多跳协作分集系统的传输性能。针对DF多跳分集系统不能获得空间分集增益的缺点，提出改进的多跳SDF算法，并推导了SDF认知系统中断概率表达式及分集增益。理论和仿真表明，SDF性能对比DF有了明显改善，且SDF能获得空间满分集。61系统模型如图1所示，考虑一个K跳分集系统，共有K-1个中继节点{S1，S2，…，SK-1}协助认知源节点S0传输信息至目的节点SK，且源节点、中继节点和目的节点都是半双工的，即各节点不能同时发送和接收同一频率信息。假设整个系统所有的信道均为窄带频率非选择性的慢衰落信道，信道衰落系

5、数hn，l均服从均值为0，方差为λn，l的独立、循环对称的复高斯随机分布。将整个协同通信过程分成K个阶段完成，所有的用户都通过正交信道来发送信息。在多跳通信系统中，存在一个中心控制节点，通过反馈信道可以将所有的信道信息都反馈给源节点和相应的中继节点。5结语由于多跳DF方式中只要有一个中继不能正确解码将导致整个链路系统性能下降，且不能获得分集增益。针对这一缺点，推导了多跳SDF分集系统在高信噪比条件下中断概率近似表达式。通过仿真对比，发现采用SDF方式能获得空间满分集度，系统性能比DF有了很大的提升。参考文献：[1]SENDONARISA，ERKIPE，AAZHANGB.User

6、cooperationdiversity，PartI：systemdescription[J].IEEETransactionsonCommunications，2003，51（11）：1927-1938.6[2]LINY，HASNAMO，ALOUINIMS.Averageoutagedurationofmultihopcommunicationsystemswithregenerativerelays[J].IEEETransactionsonWirelessCommunications，2005，4（4）：1366-1371.[3]SEDDIKKG，SADEKAK，SUWF

7、，etal.Outageanalysisofmultinodeamplifyandforwardrelaynetworks[C]//WCNC2006：ProceedingsofIEEE2006WirelessCommunicationsandNetworkingConference.Piscataway：IEEE，2006，2：1184-1188.[4]唐菁敏，罗涛，乐光新.基于中继选择的认知系统性能[J].北京邮电大学学报，2011，34（3）：44-47.[5]唐菁敏，罗涛，乐光新.感知