论文研究-Two-path中继系统中基于最小化中断概率的功率分配方法.pdf

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为了降低two-path中继系统的通信中断概率, 针对DF协议中继, 推导了two-path中继系统在存在中继间干扰情况下的中断概率闭式解, 并在总功率受限的情况下, 提出了一种最小化中断概率的最优功率分配算法。仿真验证结果表明该算法能够有效地降低系统的中断概率, 提高系统的性能。
第4期 方恒刚,等: Two-path中继系统中基于最小化中断概率的功率分配方法 1129 证明11c+x,≤x}=E2F1x2(x)}= 3仿真结果 仿真中,信道都为瑞利平坦衰落,假设所有嗓声方差σ为 J o expl du=1 1。为∫验证本文理论分析的正确性,本文对理论分析的结果 仿真的同时也走行了相应的蒙特卡罗仿真,一共随机生成了 --(12)小2=1-x++- 10000次信道。图3显示了当各个信道统计特性a2A=1, 利用引理1可以得到 2,n=1,an,d=l,R=12(bpHz)时,即源到中继之间的信道 参数与信道间干扰信道参数相等时本文的分配方案与平均功 P(D)=P(P1,n2< P, hea2)、mn,2(12)率分配方案的中断概率比较,其中横坐标SNR=P P P o 图4显示了当各信道统计特性a2n=1 P(D2)=P(P Ihs=>PlIh2l4) (13 1,R=1/2(bps/Hz)时,即源到中继之间的信道参数大于信道 利用引理2可以得到 间干扰信道参数时本文的分配方案与平均功率分配方案的中 P(outage ID,)=P(I<R) 断概率比较。图5显示了当a2n=10,a2=1,o2d=1,R= -P(c(Ph212)>R)·P(e(Pn1hn,12)>R) 12(ls/Hz),即源到中继之间的信道参数小于信道间干扰信 PrIme rl P.1,n1>F= 道参数时本文的分配方案与平均功率分配方案的中断概率比 较。把图4,5与图3进行比较可以看出,基于本文的解策 ,rl 略,当中继冋干扰信道参数强于或弱于源到中继的信道参数时 的系统性能均优于干扰信道强度适中时的系统性能。从蒙特 expl (2-1)(14)卡罗的仿真结果可以看出,本文的理论分析结果与实际结果非 P,,r PIgn, D2)=P(l2<R 常接近,证明了本文理论分析的正确性。 10 P 1 +Iha,I >R P(c(PiH,rl,dI P 10 P,osr +Prior(2 提出方案龃论值 一出方案理论值 平均功率分配 一平均功率分配 P,a2+pM(2h-1) 提出案仿真值 0051015202530 10 051015202530 结合式(9)(12)~(15),并把P、=BP7,P=(1-B)P2 sNR/d 图3不同功率分配 图4不同功率分配的 带人,可以得到系统的中断概率闭式解 方案的中断概率 中断概率 「(1-B)o2,n+2Bo2n1(1-B)a BPro(1-B)P,0,-(1-B)Proal. (2R-1) 安10 →平均功率分配 [202.n+(1-B)a2,n][262.n+(1-B)a2.n(24-1) 提出方案仿真值 2R-1) BProE(1-B)Pro,d (16) 图5不同功率分配方案的中断概率 2.2功率优化分配策略 从图3~5中可以清楚地看出,提出的功率分配方案的中断 功率分配的前提条件是式(8)成立,在各个节点间进行优概率性能明显优于平均功率分配方案,在低信噪比时是含过行 化功率分配,从而最小化系统的中断概率结合式(16),优化功率分配对系统性能影响并不大。然而随着信噪比的提高,在 模型可以表示为 消耗同样功率的情况下,合理地进行功率分配能够有效地降低 +P1+P,=P (17)系统中断概率。这是出于干扰受限造成的,当信嗓比提高时,有 由于中断概率表达式比较复杂,本文提出一种次优的达代用信号和干扰信号都会同时增强,如果不进行合理的功率分配, 功率分配算法,算法描述如下 系统的中断概卒性能将不会得到改善,这一点说明了在wo-puth a)初始化。给出各信道变量的统计值,即21、2和中继系统中对功率进行合理的分配是非常有必要的。 i,4,再给出乐统的总功率值"与频谱效率B,令n=1,述代4结束语 次数N=1000 b)计算各个节点的功率分配值,P=(n/N)P,P1=P 针对解码转发 lwO-paLh中继系统,本文对其功率分配问题 /2,并根据式(16)计算出此时的中断概率P 进行」饥究。首先分析」两种不同的解码方法;然后在此基础 上得到了中淅概率表达式,以最小化系统中断概率为目的,在 c)n=n+1判断此时的迭代次数n是否等丁总次数N,如系统总功率受限的情况下构建了优化求解模型,并通过迭代算 果不等十返回到b),如果等于则迭代结束 法得到最终的优化分配解。仿真结果表明,提出的优化功率分 d在迭代过程中得出的所有中断概率P灬中,找到最小的配方案能够降低系统中断概率、优化系统性能,而信噪比越高 中断概率mm,并求出对应的最优功率分配值P、P、P2。效果越明显。 (下转第1160页) 1160· 计算机应用研究 第30卷 增长。 [10 GUNDAVEVELLI S, LEUNG K, DEVRAPALLI V, el al. RFC 5215 Proxy mobile IPv6[S| 200 4结束语 [11 KIM H, HONG C, OKAMURA A. A routing scheme for supporting network mobility of sensor network based on 6LoWPAN[ C//Proc of 本文提出了·种6 LO WPAN无线传感器网络移动协议,此 Asia-Pacific Network Operations and Management Symposium. Ber 协议提出了6 LO WPAN网络体系结构,以及6 LOWPAN网络地 n: Springer Press, 2007: 155-164 址分层结构及地址配置算法。本文从理论和仿真两个角度对[12]KNH, HONG C, SHON T A时 weight NEMO proton0wymn MIPV6、 Inter- MARIO及本协议的移动切换代价、移动切换延迟、 6LOWPAN[J.ETRI Joumal, 2008, 30(5): 685-695 [13 DEVARAPALLI V, WAKIKAWA R, PETRESCV A, ct al. RFC 3963 丢包率等性能参数进行了分析比较。分析结果表明,本协议的 network mobility(nEMO) basic support protocol S. 2005 移动切换代价更小、移动切换延迟更短、丢包率更低。 [14] BAG G, RAZA M, KIM K, et al. LoW Mob: Intra-PAN mobility suppor 参考文献 schemes for 6LO WPAN J. Sensors, 2009, 9(7): 5844-5877 [1] KUSHALNAGAR N, MONTENEGRO G, SCHUMACHER C IETF [15] HA M, KIM D, KIM S H, et al. 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