最佳中继协作通信系统的功率分配算法.pdf

第10期电子学报Vol.36No.10

2008年10月ACTAELECTRONICASINICAOct.2008

最佳中继协作通信系统的功率分配算法

李国兵1,朱世华1,惠1,2
(11西安交通大学电子与信息工程学院,陕西西安710049;21西安理工大学自动化与信息工程学院,陕西西安710048)

摘要:为提高基于最佳中继选择的协作通信系统的性能,提出了以最小化系统中断概率为目标的功率分配算
法.首先建立了系统的优化模型并证明了待解的优化问题实质是凸优化问题,由此提出了最优功率分配算法并给出了
算法步骤.其次,在此基础上提出了一种有效的次最优功率分配算法,该算法计算简单且仅需已知各个中继节点的平
均信道状态信息,无需在传输中实时更新,因而不增加系统的额外开销.仿真结果表明,本文提出的最优算法和次最优
算法所得到的功率分配方案与穷举搜索方法的结果非常接近;与等功率分配方案相比,这两种算法均能显著提高系统
的中断概率性能.
关键词:协作通信;无线中继;功率分配;凸优化
中图分类号:TN925文献标识码:A文章编号:037222112(2008)1021944205

PowerAllocationinOpportunisticCooperativeRelayingSystems

LIGuo2bing1,ZHUShi2hua1,HUIHui1,2
(11SchoolofElectronicsandInformationEngineering,Xi’anJiaotongUniversity,Xi’an,Shaanxi710049,China;
21SchoolofAutomationandInformationEngineering,Xi’anUniversityofTechnology,Xi’an,Shaanxi710048,China)

Abstract:Toenhancetheperformanceofopportunisticcooperativerelayingsystems,thispaperproposesthepowerallocation
algorithmsaimingatminimizingtheoutageprobability.Theoptimizationmodelofthesystemisconstructedandprovedtobeacon2
vexoptimizationproblem.Thentheoptimalpowerallocationalgorithmanditsoperationstepsarepresented.Furthermoreasimple
andeffectivenear2optimalpowerallocationstrategyisdeveloped,whichonlydependsontheaveragechannelgainsoftherelaysand
thusincurslittleoverhead.Simulationandnumericalresultsshowthatsignificantperformancegainscanbeachievedbythetwopro2
posedpowerallocationalgorithms.
Keywords:cooperativecommunications;wirelessrelaying;powerallocation;Convexoptimization

型的最佳中继选择协作通信系统,提出以最小化系统中
1引言
断概率为目标的最优和次最优功率分配算法.
协作通信技术通过用户之间彼此共享天线而引入
2系统模型
空间分集,从而有效对抗无线信道的多径衰落,成为近
～
年来无线通信领域的研究热点[13].针对存在多个中继考虑一个通用的包含K+2个节点的半双工两跳
节点的无线网络,分布式空时码受到了广泛关注,精心无线中继网络,源节点S通过中继向目的节点D发送
设计的分布式空时码可以带来显著的性能增益[4].但是信息,信息传输过程存在K个潜在的中继节点R={1,
随着参与协作的节点数增多,同步、节点间协调等问题2,⋯,K}.一次传输过程包括两个阶段:第一阶段,源节点向
成为分布式空时码的设计难点.合理地取舍协作节点是所有中继广播信息,中继进行监听;第二阶段,从所有中继中
解决这一难题的方法之一.文献[5～8]提出了基于最佳挑选出最佳中继,仅由该中继向目的节点转发信息.由于第二
中继选择的协作通信策略,即每次传输只选择一个最佳个阶段中只有一个节点在发送信号,因此目的端不存在接收
信号不同步的问题假设信道服从准静态瑞利平坦衰落并且
的中继参与协作,使协作过程得以简化.文献[5～11]分.,
在一次传输中保持