Twoway中继系统协作节点选择及功率分配策略

Two-way中继系统协作节点选择及功率分配策略唐伦她刘通①陈前斌①曾孝平②①(重庆邮电大学移动通信技术重点实验室重庆400065)"(重庆大学通信工程学院重庆400044)摘要:为了提高Two-way中继系统总速率,该文提出了一种Two-wayAF中继系统的双向中继选择(BRS)策略,该策略通过联合考虑中继节点处的接收信噪比和中继节点到H的节点间的信道胡益,实现了最优中继选择。进一步,在最优中继基础上提HITTwo-way中继系统两种优化功率分配策略:(1)基于凸优化的功率分配策略(OPA-CO);⑵基于信道用益差异的优化功率分配策略(OPA-DCG).方案⑴提出了总功率受限的条件下最大化Two-way中继系统总速率的优化模型;方案(2)通过考虑链路之间信道增益的不同,提II*.T--种速率增最最大化的数学优化模型,为降低求解凸优化模型的复杂度,采用一种迭代功率分配算法求解上述优化模型。仿真结果证明两种策略均能提高系统总速率。关键词:双向中继通信;中继选择;功率分配;放大转发:TN925文献标识码:A:1009-5896(2010)09-2077-06DOI:10.372-1/SP.J.1146.2010.00001CooperativeNodeSelectionandPowerAllocationStrategyinTwo-wayRelaySystemTangLun2LinTongChenQian-bin'Z(jngXiao-ping21{KeyLabofMobileCommunicationTechnology.ChongqingUniversityofPostsandTelecommunications.Chongqing400065.China)(TheCommunicationEngineeringCollegeofChongqingUniversity,Chongqing400044.China)Abstract:Inordertoimprovethesum-rateofTwo-wayrelaysystem、thispaperproposesaBi-directionalR(daySelection(BIIS)schemeinTwo-wayAFrelaysystem・ThisschemeselectstheoptimalrelaythroughjointconsideringthereceiveSNR(SignalNoiseRate)attherelaynodeandthechannelgainbetweenrelayanddestinationnode;Furthermore,thispaperproposestwooptimalpowerallocationschemeinTwo-wayrelaysystem:(1)OptimalPowerAllocationschemebasedonConvexOptimization(OPA-CO).(2)OptimalPowerAllocationschemebasedontheDifferencesofChannelGains(OPA-DCG);Scheme(1)establishestheoptimalissuethathowtomaximizethesum-i'ateofTwo-wayrelaysystemwhentotalpowerislimited;Scheme(2)establishesamathematicaloptimalmodelthathowtomaximizetheincrementofsum-ratebasedonthediffcrenccsofchannelsgains.Thispaperusesaniterativepowerallocationalgorithmtosolvetheoptimalmodelmentionedaboveforthepurposeofreducingthecomplexityofsolvingconvexoptimalmodc.Simulationresultshowsthatalltheschemesmentionedabovecanimprovethesum-rate・Keywords:Two-wayrelaycommunication;R(?layselection;Pow(?rallocation;Amplify・nnd-forward1引言中继协作通信技术在提髙边缘小区的频谱效率的同时,还可以增人小区的覆盖范围和实现肓区覆盖,己成为目前研究热点之一,相关研究主要集中在One-way中继系统汛然而,One-way中继系统2010-01-04收到,2010-05-31回国家自然科学基金(60972070),国家科技亜大专项(2008ZX03003-005)和遁庆市门然科学基金巫点项11(CSTC2009BA2090)资助课题通信作者:唐伦tangl@cqupt.edu因其半双丁•的T•作模式会导致频谱效率的降低。针对这一问题,Shannon在文献[3]中首先分析了全双丁的Two-way系统。文献[4,5]则在Two-way中继系统中,对AF模式和DF模式卜•的系统容量进行了详细的分析,推导了Two-way中继系统的容量取值界限,研究表明Two-way中继能够在On.way中继系统基础上进一步提高频谱效率,目前受到广泛的关注。中继选择和功率分配是提升Two-wav中继系统性能的重要研究内容卩26拥。在协作中继彙统中,合理地选择最佳转发中继对捉升系统的桀体性能具有十分重要的影响。文献[1]在One-way中继系统中,将拥有最小中断概率的节点选为最佳中继节点。文献[2]在Oneway中继系统中通过在中继节点处设置接收信噪比阈值,并通过在中继节点到n的节点之间链路上设置信道增益阈值来实现中继节点的选择。文献[8]在等功率条件下,对One-way中继非再生系统提出了一•种基于信道统计特性的最优中继选择方法。然而...

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