協(xié)作通信中的中繼節(jié)點選取和功率分配聯(lián)合優(yōu)化

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1、2008年4月北京郵電大學學報Apr.2008第31卷第2期JournalofBeijingUniversityofPostsandTelecommunicationsVol.31No.2文章編號:1007-5321(2008)02-0068-04協(xié)作通信中的中繼節(jié)點選取和功率分配聯(lián)合優(yōu)化高偉東,王文博,袁廣翔,彭木根(北京郵電大學泛網無線通信教育部重點實驗室,北京100876)摘要:為了優(yōu)化協(xié)作通信系統(tǒng)的性能,提出了一種基于信道容量增益的中繼節(jié)點選取策略,并在此基礎上提出了源節(jié)點和中繼節(jié)點最優(yōu)功率分配算法.通過采用凸優(yōu)化的算法,功率在源節(jié)點和中繼節(jié)點間得到了合理的分配.理論分析和仿真驗證表明

2、,所提算法能以較低的復雜度顯著提高系統(tǒng)性能和功率效率,因而可以有效地用于基于中繼傳輸?shù)膮f(xié)作通信中.關鍵詞:協(xié)作通信;中繼節(jié)點選取;功率分配;凸優(yōu)化中圖分類號:TN803.4文獻標識碼:AJointRelaySelectionandPowerAllocationOptimizationinCooperativeCommunicationsGAOWei-dong,WANGWen-bo,YUANGuang-xiang,PENGMu-gen(KeyLaboratoryofUniversalWirelessCommunications,MinistryofEducation,BeijingUnivers

3、ityofPostsandTelecommunications,Beijing100876,China)Abstract:Ajointoptimizationstrategyforrelayselectionandpowerallocationisproposedtooptimizetheperformanceofcooperativecommunicationsystem.Convexoptimizationmethodisusedtoimple-mentthealgorithm,whichoptimallydistributespoweramongthesourceandrelaynode

4、s.Boththeo-reticalanalysisandsimulationresultsindicatethattheproposedstrategynotablyimprovesystemper-formanceandenergyefficiencywithlowimplementingcomplexity,thuscanbeeffectivelyusedinco-operativecommunicationsbasedonrelayingtransmission.Keywords:cooperativecommunication;relayselection;powerallocati

5、on;convexoptimization協(xié)作通信與直接通信相比能提供空間分集增提高,所以選擇合適數(shù)量的協(xié)同節(jié)點是一個有待優(yōu)[1-3]益,實現(xiàn)目標用戶高速、高可靠性的數(shù)據(jù)傳輸.化的問題.與傳統(tǒng)的直接通信相比,協(xié)作通信會耗協(xié)作通信中的一個關鍵問題是如何分配和管理中繼費更多的時間、頻率或功率等系統(tǒng)資源.為了最大節(jié)點.文獻[4-5]提出了基于單個中繼節(jié)點的最佳限度地提高功率效率,最小化用戶間的干擾,必須對中繼節(jié)點選取算法,盡管能提高系統(tǒng)性能,但是由于源節(jié)點和中繼節(jié)點的發(fā)射功率進行合理的配置.文只采用一個中繼節(jié)點,無法獲得多個中繼節(jié)點協(xié)作獻[6-7]研究了單個中繼節(jié)點情況下功率分配問題,通信的“涌現(xiàn)”

6、增益.雖然選取更多的中繼節(jié)點可以但沒有充分地利用系統(tǒng)空間資源進行系統(tǒng)資源的優(yōu)獲得更好的性能,但是隨著中繼節(jié)點數(shù)目的增加,帶化配置.本文在多個中繼節(jié)點與源節(jié)點協(xié)同通信的來的性能增益將減小,同時協(xié)作方案的設計、信號檢場景下,提出了一種基于信道容量增益的中繼節(jié)點測以及多址問題等的復雜度會增加,網絡成本也會選取和功率分配聯(lián)合優(yōu)化算法,能顯著地提高系統(tǒng)收稿日期:2007-06-13基金項目:國家“863計劃”項目(2006AA01Z257)作者簡介:高偉東(1981—),男,博士生,E-mail:wdonggao@gmail.com.第2期高偉東等:協(xié)作通信中的中繼節(jié)點選取和功率分配聯(lián)合優(yōu)化69的整體性

7、能,節(jié)省功耗,保證較低的實現(xiàn)復雜度.節(jié)點的信噪比.ps和pr(i=1,2,…,N)分別是源i節(jié)點和第i個中繼節(jié)點的發(fā)射功率,滿足總功率1系統(tǒng)模型約束N如圖1所示,系統(tǒng)由1個源節(jié)點(s)、1個目的Ps+∑pr≤Pi節(jié)點(d)和若干個中繼節(jié)點(ri,i=1,2,…,M)構i=1成.源節(jié)點對要發(fā)送的信號進行廣播,中繼節(jié)點測在數(shù)據(jù)傳輸過程中,可能存在大量的接收信噪量自己接收信號的信噪比,如果大于門限值η,