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04016328_廖仁凯_第二次试验报告1
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2、列出上机的调试程序 3、进行实验结果的分析和讨论 4、相互中继的模型的猜想与仿真
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1
东南大学
《协作通信与网络》
实验报告
论文题目: 发射功率对 AF、DF 错误率的影响
姓 名 : 廖仁凯
学 号 : 04016328
专业班级: 信息 3 班
学院名称: 信息科学与工程学院
2
2018 年 12 月
一、实验目的
实验工具:Matlab R2017a
实验目的:在以有的 DF、AF 仿真模型的基础上,进一步研究发射功率对 AF、DF
错误率的影响,并与直接传输时进行比较。同时,根据现有的模型,对相互协作
的模型进行猜想并仿真。
二、实验要求
1、根据已有的 AF、DF 仿真模型,研究发射对 AF、DF 错误率的影响。
2、列出上机的调试程序。
3、进行实验结果的分析和讨论。
4、相互中继的模型的猜想与仿真。
3
三、实验内容
1.实验原理
放大转发模式(Amplify-and-Forward,AF),有文献中也称为前向放大、非
再生中继。在 AF 协议下,中继采用模拟处理,不对接收的信号进行解调和解码,
而是直接对接收到的带有噪声的信号进行放大,然后发送给接收端。图 1.1 所示
为单中继 AF 协议的原理及其基本过程。
图 1.1 单中继 AF 协作通信原理
AF 模式是最简单的一种中继方式,相比于直传方式,AF 协作通信总能带来
一定的信噪比增益,但是由于中继节点除了转发源节点的有用信息外,引入的噪
R
r_d
s_d
s_r
S
D
4
声也同样被放大转发,因此,当源节点与中继节点之间的链路信道条件较差时,
信号几乎淹没在噪声之中,因而转发的大部分为噪声,从而会降低目的节点的接
收性能。
单中继 AF 协作通信过程
1).源端广播过程
源节点 S 以广播的方式向周围发送信号
x
s
(在程序中表示为 x_s),其中一
路直接发送到目的节点 D,一路发送到中继节点 R。经过信道后,则
中继节点 R 接收到的信号为
𝑦
𝑠
,
𝑟
(程序中表示为 y_sr):
𝑦
𝑠,𝑟
=
𝑃
𝑠
ℎ
𝑠,𝑟
𝑥
𝑠
+
𝑛
𝑠,𝑟
式(1-1-1)
目的节点 D 接收到的信号为
𝑦
𝑠
,
𝑑
(程序中表示为 y_sd):
𝑦
𝑠,𝑑
=
𝑃
𝑠
ℎ
𝑠,𝑑
𝑥
𝑠
+
𝑛
𝑠,𝑑
式(1-1-2)
其中,
𝑃
𝑠
源发送的信号的功率为,
𝑛
𝑠,𝑟
为源节点与中继节点间信道噪声。
2).中继端放大转发过程
中继节点 R 直接将收到的来自源节点 S 的信号
𝑦
𝑠
,
𝑟
以系数 β 进行功率放大,
然后转发给目的节点 D(基站)。AF 方式可以看成是具有两个发射端的重复码,
唯一不同的是中继节点将自身接收到的噪声信号也放大并发送到目的节点。目的
节点通过合并两路信号,对源节点的发送信号进行估计。
为保证中继节点功率受限,放大系数 β 应满足:
5
𝛽
=
𝑃
𝑠
𝑃
𝑠
|
ℎ
𝑠,𝑟
|
2
+
𝑁
0
式(1-1-3)
可见 β 取决于信道的衰落系数
ℎ
𝑠,𝑟
、源发送的信号的功率
𝑃
𝑠
和噪声功率
𝑁
0
。
那么,中继放大后的信号为
𝑦
𝐴𝐹
(程序中表示为 x_AF):
𝑦
𝐴𝐹
=
𝛽
𝑦
𝑠,𝑟
式(1-1-4)
目的节点接收的来自中继的信号为
𝑦
𝑟,𝑑
(程序中表示为 y_rd):
𝑦
𝑟,𝑑
=
𝑃
𝑟
ℎ
𝑟,𝑑
𝑦
𝐴𝐹
+
𝑛
𝑟,𝑑
式(1-1-5)
其中
𝑃
𝑟
为中继节点发送的信号的功率。
3).目的端接收处理
目的节点将接收到的来自源节点的直传信号
𝑦
𝑠
,
𝑑
和来自中继节点的信号
𝑦
𝑟
,
𝑑
,
按照 MRC 方案进行合并,得到信号 y(程序中表示为 y_combine_AF):
𝑦
=
𝑎
1
𝑦
𝑠,𝑑
+
𝑎
2
𝑦
𝑟,𝑑
式(1-1-6)
其中
𝑎
1
、
𝑎
2
分别为目的节点接收到的来自源、来自中继的信号的加权系数,
为:
𝑎
1
=
𝑃
𝑠
ℎ
∗
𝑠,𝑑
𝑁
0
式(1-1-7)
𝑎
2
=
𝛽
𝑃
𝑟
ℎ
∗
𝑠,𝑟
ℎ
∗
𝑟,𝑑
(
𝛽
2
|
ℎ
𝑟,𝑑
|
2
+
1)
𝑁
0
式(1-1-8)
式中,
𝑃
𝑠
和
𝑃
𝑟
分别为协作情况下源节点和中继节点的发送功率,
ℎ
∗
𝑠
,
𝑑
、
ℎ
∗
𝑠
,
𝑟
和
ℎ
∗
𝑟
,
𝑑
分别为源节点与目的节点、源节点与中继节点、中继节点与目的节点之间
的瑞利衰落信道系数的复共轭,
𝑁
0
为噪声功率。
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周林深
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