基于plnc的双向ofdm多中继系统中的联合子载波抑制与中继选择方法_4

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波为"抑制子载波"。每一个子载波是否是活跃可W用子载波状态巧势表 示如下: 'l, f
[0116] 巧]二 .r = l,2 0,矿
[0117] "r表示该子载波是活跃子载波;"0"表示该子载波是抑制子载波。房紀表示从Si到 Rm之间多径瑞利衰落信道在第k个子载波上增益的估计值。只有在两个源节点之间都是"活 跃子载波"时,该子载波才被中继用来传输信息,定义为"使用的子载波"。系统仅使用"使用 的子载波"来传输信息而不使用被抑制的子载波。如图3所示,因此,第k个子载波是否被第m 个中继使用可W用状态巧,表示:
[0118] 嘴=巧:您
[0119] 若巧5 = 1,则该子载波是"使用的子载波",被中继Rm使用;若嘴' =0,则该子载波被 放弃不用。
[0120] 作为优选方案,一种基于化NC的双向OFDM多中继系统中的联合子载波抑制与中继 选择方法中联合子载波抑制与中继选择方法特征在于:
[0121] 中继选择即在多中继系统中选择信道条件最好的一个中继来进行传输信息,本文 根据最小最大原则选择一个中继:
[0122] i?'=argniax|mip!min| 巧:,]}}}
[0123] 护表示选定的中继,m表示第m个中继,me U T-Nhi对应两个源节点的编号,ie (1,2};k表示第k个子载波,ke U,???!(}; I表示使用的子载波集合,!Ai巧1=1!。悼,,|表示 从Si到Rm之间多径瑞利衰落信道在第k个子载波上增益的模值。
[0124] 根据子载波抑制方法不同,结合最小最大中继选择,本发明提出两种联合子载波 抑制与中继选择方法:固定抑制口限的JSSRS方法(FT-J)、固定子载波个数的JSSRS方法 (FNS-J)O
[0125] 作为优选方案,本基于PLNC的双向OFDM多中继系统中的联合子载波抑制与中继选 择方法中固定抑制口限的JSSRS方法(Fix 1'虹eshold based JSSRS,FT-J)特征在于:
[0126] FT-J首先进行子载波抑制,然后在所有中继中选择一个信道条件最好的中继进行 信息传输。在子载波抑制之前,Si,S2需要确定抑制口限AodFT-J的Ao值是Si,S2直接确定的一 个常数,该常数在多址接入和广播两个时隙期间保持不变。Si, S2根据上述的子载波抑制方 法对所有子载波进行抑制操作:
[0130] 巧留表示Si到中继之间的子载波状态,"r表示该子载波是活跃子载波;"0"表示该 子载波是抑制子载波。马赏表示中继左右两边的子载波是否是"使用的子载波",巧心=1表示 该子载波是"使用的子载波",巧寡=0表示该子载波被放弃不用。辟£表示经过子载波抑制之 后各子载波的信道是否被使用。吗^!=巧表示"使用的子载波"信道被使用,邱=0表示抑 制子载波的信道放弃不用。
[0131] 最后在所有中继中选择一个信道条件最好的中继进行信息传输。
[013。JT=啤!贼谱{呼!-!峭jW
[0133] R*表示选定的中继,m表示第m个中继,me {1,???《; i对应两个源节点,i e {1,2};k 表示第k个子载波,ke U,…K}; Ii表示FT-J方法中使用的子载波集合,A = IW巧1] =U ; I巧 表示从Si到Rm之间使用的子载波信道在第k个子载波上增益的模值。
[0134] 如果Ao比较小,则有些中继有被抑制子载波而有些中继没有被抑制子载波,运样, 所有中继使用的子载波的最小信道增益是不同的,与最小最大中继选择进行联合设计后, 系统性能会得到较大提升。然而,如果Ao比较大,所有中继的子载波都经历子载波抑制,他 们使用的子载波的最小信道增益几乎是相同的,在运种情况下,再进行最小最大中继选择 后,系统性能不能得到改善。
[0135] 作为优选方案,本基于PLNC的双向OFDM多中继系统中的联合子载波抑制与中继选 择方法中固定子载波个数的JSSRS(Fix Number of Subcarriers based JSSRS,FNS-J)方 法特征在于:
[0136] 与FT-J类似,FNS-J首先进行子载波抑制,然后在所有中继中选择一个信道条件最 好的中继进行信息传输。在子载波抑制之前,Si, S2需要确定抑制口限A〇。与FT-J不同的是, FNS-J需要Si, S2首先确定使用的子载波的个数Q,Q是常数。根据常数Q来确定临时抑制口限, 良PSi, S2在所有K个子载波中选择信道条件最好的Q个子载波来传输信息(0<Q ^ K),把第诞子 的信道增益模制W思作为临时抑制口限,即4 =I巧?I,对所有子载波进行抑制操作:
[0140] 巧t,i表示Si到中继之间的子载波状态,"r表示该子载波是活跃子载波;"0"表示该 子载波是抑制子载波。巧表示该子载波是否是"使用的子载波",巧2=1表示该子载波是"使 用的子载波",诚!=〇表示该子载波被放弃不用。瑪表示经过子载波抑制各子载波的信道 是否被使用。/增,=/增表示"使用的子载波"信道被使用,成11, =Q表示抑制子载波的信道放 弃不用。
[0141] 在多址接入和广播两个时隙期间,Q固定不变,而抑制口限动态变化。因此,同一个 中继的两个抑制口限I巧列不相同;不同的中继运一口限值也不相同。最后在所有中继中选 择一个信道条件最好的中继传输信息。
[0142] 巧*=arg.n^x|喊!!叫n||i7忠 I!;!
[0143] R*表示选定的中继,m表示第m个中继,me {1,???《; i对应两个源节点,ie {1,2} ;k 表示第4个子载波,4£ U,???!(}; I2表示FNS-J方法使用的子载波集合,/^ = W巧心=1}; |巧^!, 表示从Si到Rm使用的子载波信道在第k个子载波上增益的模值。
[0144] FNS-J中,不论Q值是大还是小,每个中继都要进行子载波抑制,所W每个中继使用 的子载波的最小的信道增益是不同的。在运种情况下进行中继选择,系统的性能得到明显 改善。
[0145] 作为优选方案,本基于PLNC的双向OFDM多中继系统中的联合子载波抑制与中继选 择方法的中继译码方法特征在于:
[0146] 根据译码转发方式,采用最大似然译码。选定的中继首先要计算在多址接入时隙 Xi是C,拉是d的概率巧"(C,如,CS村,:
[0151]其中,销嗦示4:1的估计值,O2表示噪声方差。然后,选定的中继接收到Si, S2发送 的信息4",4"后对其进行网络编码,用4^1来表示4气4"进行网络编码后得到的信息,贝U 有: 「01521 J均=,[0,矿巧"时+1) +吃的3 巧']川-1) +吃'时1'+1) 6" - ji,矿巧"w,+i)+i>g 内(-^1)<巧'1川,-1) + 气的(-1,+〇
[0153] 觀经过BPSK调制后可W写成马,选定的中继再把.鸣,1广播给Si,S2。第S步,Si,S2 接收选定的中继广播来的信息,用巧'表示。:哮3均衡后的结果用A巧1表示,
[0154] 则有;
[015引 雌1=巧《/词《
[0156] M兰]=巧]/巧
[0157] 最后,Si,S2根据如下方法解调接收到的信息: … 彷z7 <0
[015 引 巧3= 1 s' [1,矿抑:^0 ",[0,矿卿 <0 W别嫂I=Iw/
[0160] 其中,礎嗦示Si解调雌1后的结果,ie {1,2}。综上,Si的接收信号聲i、S2的接收信 号4"为:
[0161] 4'.]=4"? 鸣]
[0162] 4扎=4*]盛应野
[0163] 仿真结果
[0164] 包含N个中继的OFDM双向中继系统中两种JSSRS方法在误比特率和吞吐量性能方 面的仿真结果。源节点和中继节点的发送功率设为1、子载波个数K = 64、循环前缀长度为 16、无线多径信道建模为4径独立同分布的瑞利信道。在整个仿真过程中,抑制口限用A表 示,两个源节点使用的子载波个数相同,为过=妃=y。
[01化](1)误比特率(Bit Error Rate,B邸)性能仿真结果
[0166] 图4给出FT-J和FNS-J的误比特率性能曲线。FT-J和FNS-J结合了子载波抑制和中 继选择两者的优点,而传统子载波抑制仅仅发挥子载波抑制一个方面的优点。如图4所示, 基于化NC的OFDM双向多中继系统中FT-J和FNS-J的误比特性能都优于传统的子载波抑制。 图5给出不同使用的子载波个数条件下FNS-J的误比特率性能曲线。如图5所示,使用的子载 波个数越少,使用的子载波的整体信道状态越好,误比特率越低;中继个数越多,选中的中 继的信道状态越好,误比特率越低。并且,当使用的子载波个数降低时,中继选择的优越性 能够得到更大的发挥,FNS-J系统性能增益升高。图6给出不同抑制口限条件下FT-J的误比 特率性能曲线。如图6所示,抑制口限越高,使用的子载波的整体信道状态越好,误比特率越 低;中继个数越多,选中的中继的信道状态越好,误比特率越低。并且,当抑制口限升高时, 中继选择优越性的发挥受到限制,FT-J系统性能增益降低。图5、图6中,SNR=IO地。
[0167] 图7给出不同中继个数条件下FT-J和FNS-J的误比特率性能。图7中,SNR= 10地。如 图7所示,中继个数越多,误比特率越低;使用的子载波个数越少,误比特率越低;抑制口限 越高,误比特率越低。并且,FT-J在抑制口限比较高时,增加中继个数并不能进一步降低系 统误比特率;在抑制口限比较高时,FT-J方法中所有中继的子载波都经历子载波抑制,他们 使用的子载波的最小信道增益几乎是相同的,在运种情况下,再进行最小最大中继选择后, 系统性能不能得到改善。而FNS-J在使用的子载波个数比较少时,增加中继个数仍然能够进 一步降低系统误比特率。FNS-J不论使用的子载波个数是多还是少,所有中继的子载波都是 从上到下选择信道条件最好的子载波,其使用的子载波的最小信道增益依旧不同,故再进 行最小最大中继选择后,系统性能仍能得到改善。因此,FNS-J的误比特率性能优于FT-J。
[0168] 吞吐量性能仿真结果
[0169] 本发明中的吞吐量定义为在一个时隙内能够正确传输的比特数:
[0171 ] 其中,T表示吞吐量,单位为bit/per time slot,Sum表示两个时隙内传输的总的 比特数,Z表示两个时隙内传输错误的比特数。如果使用的子载波个数Q = K = 64,即所有子 载波全部使用并且没有噪声干扰,则系统的极限吞吐量是:
[017引图8比较FT-J和FNS-J的吞吐量性能。如图8所
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