非对称双向多中继系统机会式网络编码中断概率分析梁文文，田华，徐友云，许魁，陈小杰（解放军理工大学通信工程学院南京210007）摘要：首先建立了一个实际的非对称双向多中继系统模型，并采用机会中继策略，推导出了该模型在译码转发方式下采用网络编码时的中断概率表达式，MonteCarlo仿真和理论值非常吻合，充分验证了该表达式的正确性。其次分析了不同中继节点位置，不同中继节点个数和不同功率分配因子等情况下的系统中断性能，揭示了最优功率分配因子与中继节点个数和位置以及系统总功率的内在关系。仿真结果表明，在非对称双向多中继系统中同时采用网络编码和机会中继策略时，功率分配因子取值为0.6时可获得最佳的系统中断性能，并指出在研究系统中断概率问题时，中继节点位置是一个不可忽略的因素。关键词：非对称双向多中继系统；机会中继；网络编码；中断概率；功率分配因子：TN919文献标识码：AOutageProbabilityAnalysisofOpportunisticNetworkCodingonAsymmetricalBi-directionalMulti-RelaySystemLiangWenwen,TianHua,XuYouyun,XuKui,ChenXiao激e(InstituteofCommunicationsEngineering,PLAUniversityofScienceandTechnology,Nan激ng210007,China)Abstract:Firstly,apracticalasymmetricalbi-directionalmulti-relaysystemmodelisconstructedinthispaper,andthenanoutageprobabilityexpressionofthemodeisgivenbasedonopportunisticrelayschemeandnetworkcoding,whichisprovedaccuratebyMonteCarlosimulations.Secondly,weanalyzethesystemaverageoutageprobabilitywithdifferentsituationsofpowerallocationcoefficient,locationsoftherelaynodesandthenumberofrelaynodes,indicatingtheinherentrelationshipbetweenpowerallocationcoefficientandtotalsystempoweraswellasthenumberofrelaynodes.Simulationresultsindicatethattheoptimalsystemoutageperformanceofasymmetricalbi-directionalmulti-relaysystembasedonopportunisticrelayschemeandnetworkcodingisattainedwhenpowerallocationcoefficientischosenat0.6orabout0.6,alsoweknowthatthelocationofrelaynodesisaveryimportantfactorwhenweinvestigatetheproblemofsystemoutageprobability.Keyword:AsymmetricalBi-directionalMulti-relaySystem;OpportunisticRelay;NetworkCoding;OutageProbability;PowerAllocationCoefficient引言网络编码可以有效的提高网络吞吐量、资源利用率和均衡网络负载等，其基本思想是中继节点对来自多路的信号进行处理，而不是简单的存储转发。将网络编码运用到双向多中继系统，可以显著的提高系统的吞吐量性能。中断概率是通过计算目的节点无法正确接收所有用户数据的概率，来评估小规模网络的性能指标。基于网络编码的中断概率研究已经有了很多的成果，文献[4]分析了多址接入模型下基于网络编码的中断概率性能并给出了仿真结果；文献[5]分析了在Nakagami衰落信道下采用网络编码时多址接入模型的系统中断性能；文献[6]研究了基于网络编码的协作中继功率分配问题；文献[7]研究了双向中继信基金项目：国家重大专项（2010ZX03003-003-01），国家863项目（2009AA01Z249），国家自然科学基金（60972050）,江苏省基金重点专项(BK2011002)。道下模拟网络编码中断性能；文献[8]研究了多址接入模型中协同空时编码和网络编码联合的中断性能。实际的衰落信道要考虑路径损耗所带来的性能恶化，文献[9]研究了非对称信道条件下协作通信系统的中断概率问题，并给出了精确的中断概率表达式；文献[10]给出了非对称信道条件下基于模拟网络编码的双向单中继系统的中断概率表达式，并指出中继节点位置对系统中断性能的影响。对于具有多个中继的通信系统，选择最佳传输的中继节点具有较低的复杂性，并且中断性能也较好。文献[11]中，作者提出了一种在放大转发协作网络中，基于部分信道信息的中继选择算法，推导了该中继选择算法的中断概率，给出了中断概率的闭式表达。文献[12]给出了主动式和被动式的两种中继选择策略，不但降低了系统复杂度，并且得到了较好的系统中断性能。文献[13]提出了一种基...