协作通信小论文04016228李晨鸣1
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东南大学 2018-2019 学年第 2 学期 《协作通信与网络》课程论文
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AF 协作系统的功率优化研究
04016228 李晨鸣
（东南大学信息科学与工程学院）
摘 要：本文分析了 AF（amplify and forward）放大转发协作下的协作通信系统模型，并在其基础上推导出了系统的中断概
率。以最小化系统中断概率为目标，推出系统功率分配约束表达式。又进一步研究了不同的中继节点位置时功率分配的情况，
并分别求出了单中继和双中继时系统的最优功率分配系数。仿真结果表明了，相对于传统的等功率分配方法，采用本文提出
的最优功率分配，系统性能有显著的提升。
关键词： 协作通信；AF 协作；功率分配；中断概率
Study on Power optimization in AF Cooperative System
Li Chenming
(SEU Information Science And Engineering College)
Abstract: Abcdef. communication．The paper analyzes the system model of cooperative system based on orthogonal
channel with AF protocol and derives the outage probability of the system．With minimal outage probability as the goal，
it gives the constraint expression of power allocation， and further analyzes the relation between power allocation and
relay location．The optimal system power allocation parameters in single relay and two relays are calculated．System
simulation shows that the optimal power allocation performs better than traditional equal power allocation．
Key words: cooperative communication; AF; power allocation; outage probability
0 引言
协作通信技术指利用多个不同用户的天线组成
虚拟天线阵，从而获得类似MIMO 系统的性能增益。
通过用户协作来增加系统容量。协作通信技术作为
多天线技术的扩展， 已经成为近年来通信领域研
究的热点，其基本思想是利用无线网络中多个节点
之间的相互协作，实现传输路径共享，从而提高系
统的吞吐量。主要协作协议有放大转发 AF(Amplify
and Forward)和编码协作 DF(Decoded and Forward)。
AF 指中继不对接收的信号进行解调和解码，而是
直接对其进行模拟处理后放大转发。DF 指中继先
要对接收到的信号进行解调、解码(如果编码)和判
决，然后将判决后的数据进行编码调制再转发。
AF 协作中，功率分配的常规方法是：发送端
用一半的功率，所有中继端用另一半的功率且功率
平分。但该方法未考虑优化接收端也未考虑各个信
道功率因素。在发送端和中继端进行功率平均分配，
在 接 收 端 进 行 最 大 比 合 并 MRC(Maximum Ratio
Combiner)，方法虽简但性能不是最佳。本文经研究
分析推导出了基于 AF 协作方式的最优分配功率表
达式，前提是最小化多协作中继系统的中断概率，
同时研究了功率分配和中继节点位置的关系，得出
系统在不同中继数目以及中继位置情形下系统的最
优功率分配系数，并通过仿真分析了系统的性能。
1 AF 协作系统模型
如图 1 所示，系统由一个源节点 S，n 个中继
节点 r 和一个目的节点 d 组成。系统中任意两个节
点之间的链路假设为瑞利衰落窄带信道，噪声为高
斯白噪声，不同链路之间的衰落统计独立且符合指
数分布。系统采用空时编码技术，使各中继节点发
送信号相互正交， 中继之间无干扰。协作过程分为
两个步骤：
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