基于雙向多中繼網(wǎng)絡(luò)的中繼調(diào)度策略分析

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1、基于雙向多屮繼網(wǎng)絡(luò)的屮繼調(diào)度策略分析蔡康龍，李冬，林志雄，楊亮（暨南大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，廣州510632）摘要：釆用迫寥技術(shù)往往會(huì)增加噪聲對(duì)系統(tǒng)的影響，減少噪聲彫響的方法可以釆用調(diào)度策略。木文基于迫零接收雙向多輸入多輸出（MIMO）多屮繼網(wǎng)絡(luò)，對(duì)三種屮繼調(diào)度策略Max-Max,Min-Max和空間獨(dú)立調(diào)度進(jìn)行研究，推導(dǎo)出三種調(diào)度策略對(duì)應(yīng)的累積概率公式，然后對(duì)三種不同算法的雙向屮繼網(wǎng)絡(luò)的中斷率進(jìn)行分析比較，我們發(fā)現(xiàn)在相同條件下，空間獨(dú)立調(diào)度策略最優(yōu)，Min-Max調(diào)度策略則優(yōu)于Max-Max調(diào)度策略。關(guān)鍵詞：雙向中繼網(wǎng)絡(luò)；調(diào)度

2、算法；中斷率中圖分類號(hào)：TN929.5TheAnalysisofTwo-WayMulti-RelayNetworkunderDifferentRelaySchedulingPoliciesCAIKanglong,LIDong,LINZhixiong,YANGLiang(InformationScienceandTechnologySchooljinanUniversity,Guangzhou510632)Abstract:Usingzero-forcingtechniqueisknowntosufferfromnoiseenha

3、ncement.Schedulingpoliciescanbeusedtoreducethiseffect.Underthetwo-waymulti-relaynetwork,weinvestigatetheoveralloutageprobabilityofthreedifferentrelayschedulingpolicies:max-maxmin-maxandspatially-independentscheduling?ThenderivetheexpressionsforPDFoftheseschedulingpol

4、icies?Inthesamecondition,wefindtheschedulingpoliciesofspatially-independenthasthebestperformance,Min-MaxschedulingisbetterthanMax-Maxscheduling.Keywords:two-wayrelaynetwork;schedulingalgorithm;outageprobability在多輸入多輸出系統(tǒng)下，采川中繼技術(shù)已經(jīng)被證明能有效地提高系統(tǒng)性能，如通過節(jié)點(diǎn)介作可以獲得空間分集⑴、提高節(jié)點(diǎn)有效的

5、覆蓋范圍。雙向中繼網(wǎng)絡(luò)是在單向中繼基礎(chǔ)上發(fā)展而來，雙向中繼網(wǎng)絡(luò)的頻譜效率是單向中繼網(wǎng)絡(luò)的兩倍〔2.3］。近期，因?yàn)槲锢韺泳W(wǎng)絡(luò)編碼（Physical-layerNetworkCoding）可以提高中繼節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)發(fā)效率和網(wǎng)絡(luò)吞吐量，所以廣泛被應(yīng)用到雙向中繼網(wǎng)絡(luò)中。PNC是在網(wǎng)絡(luò)的中間節(jié)點(diǎn)上對(duì)信息進(jìn)行編碼處理，如放大轉(zhuǎn)發(fā)（AF）和解碼轉(zhuǎn)發(fā)（DF）,其中AF是一種將信號(hào)放大然后轉(zhuǎn)發(fā)到日的地的簡單中繼協(xié)議，它解決了信號(hào)在傳輸過程遇到的信號(hào)能量衰落問題。論文［4］提出基于空間復(fù)用方案的迫冬技術(shù)來支持多天線節(jié)點(diǎn)雙向數(shù)據(jù)流，但簡單的線性ZF發(fā)射器

6、在較差的無線衰落信道屮的端到端分集增益相當(dāng)?shù)汀Ｔ谡撐模?］中提到的四種不同的單向中繼網(wǎng)絡(luò)都采用了迫零技術(shù)，并推導(dǎo)出屮繼網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的屮斷率。以上論文都冇一?個(gè)共同的天線限制問題，屮繼天線都小于或等于用戶天線，考慮不夠全面。木文耍將要研究的是基丁?迫零技術(shù)的雙向多中繼網(wǎng)絡(luò)的中繼調(diào)度策略。論文［6］提出了作者■簡介：蔡康龍（1988?），男，在讀研究生，主要研究方向是新一代無線通信技術(shù)通信聯(lián)系人：楊亮（1977-）,男，博士，暨南大學(xué)教授、碩士生導(dǎo)師，主耍研究方向?yàn)樾乱淮鸁o線通信技術(shù).liangyang.guangzhou@gmail.

7、com基于系統(tǒng)總謀比特率戢小或總?cè)萘筷蟮腻^選擇策略，此方法計(jì)算過程比較復(fù)雜。論文［7］則提岀了用戶選擇的標(biāo)量選擇策略：Max-Max和Min-Max,向量調(diào)度策略：空間獨(dú)立調(diào)度。木文所研究的則是基于論文［7］所研究的選擇策略思想，選擇接收屮繼天線最優(yōu)信干噪比對(duì)應(yīng)的中繼來接收信號(hào)，簡單并有效地實(shí)現(xiàn)中繼的調(diào)度。木文的結(jié)構(gòu)安排如下：第二部分提出系統(tǒng)的模型并得到系統(tǒng)的信干噪比；第三部分分析三種屮繼調(diào)度策略，并求出此三種調(diào)度策略對(duì)應(yīng)的累積概率密度和中斷率。第四部分結(jié)介仿真進(jìn)行數(shù)值分析比較，由此可知空間獨(dú)立調(diào)度策略的優(yōu)于其余兩種調(diào)度策略

8、，并冃這三種調(diào)度策略的中斷率都隨中繼數(shù)增加而下降；最后部分是總結(jié)和未來研究的方向。1系統(tǒng)模型木模型為J(J<1)個(gè)屮繼和兩個(gè)用戶的MIMO雙向屮繼網(wǎng)絡(luò)(如圖1所示)，采用的是雙時(shí)隙雙向中繼網(wǎng)絡(luò)。我們假設(shè)節(jié)點(diǎn)1和節(jié)點(diǎn)2都配置N根天線，口是半雙工的工作模式，所有中繼