使用MATLAB对无线协作通信的仿真与性能分析,分析器误码率

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图2.2 单中继AF协作通信原理

2.2.2 固定解码转发协议简介

固定中继转发协议还有着另一种中继方式，叫做固定解码转发协议，简称DF。它可以对接收到的信号进行译码然后重新编码再发送给接收端。通常情况下只有在不会与选择性译码转发混淆的情况下采用。需要注意的是，中继译码不一定都是正确的，如果译码错误了还将信号转发到目的端，这样的话在目的端进行译码就没有意义了。因此，DF方案的分集增益为1，因为系统的性能被源到中继以及源和目的节点之间的最差链路所限制。

尽管固定DF中继比AF的加性噪声少了很多，但是它可能会向目的端发送错误信号，这就样就导致了错误传播，从而降低了系统性能。源到目的端之间的互信息量受到原道中继的链路及源到目的、中继到目的的联合链路中的较小互信息量所限制。

因此，固定中继尽管具有易于实施的优势，但是其频谱效率却很低，这是因为有一半的信道资源被分配给中继进行转发，这就降低了整个信道的速率，特别是当源到目的的信道并不是特别差的时候，这个时候源发给目的的数据大部分都可以被正确译码，这样中继的转发就浪费了。

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图 2.3 单中继DF协作通信原理

2.2.3 几种其他的协作策略

固定中继有着便于实施的优势，但是它的缺点在于其较低的频谱效率。造成这种现象的主要原因是一半的信道资源都被用来中继转发，这样就反而降低了整个系统的速率，而且当源和目的的信道不是很差的时候，这样的影响更加严重，因此，想要解决这种问题，就必须要有一种新的中继策略来解决这个问题，这时就产生了两种新的中继方式分别是自适应的选择中继（Selection-Relaying，SR）和增强中继（Incremental Relay，IR）。选择中继模式时，当信源节点与中继节点间的信道条件较好的时候，中继节点便将其从信源节点所接收到的信息转发给接收端；否则，中继节点就不对其从信源节点所接收到的信息进行转发，此时系统等同于非协作通信系统。当增强中继模式时，类似于ARQ协议，中继节点就对源信号进行解码，并反馈解码判决信息给源节点，然后告知源节点译码的正确与否，然后由源节点决定是否继续进行协作。这种对是否协作的选择，就形成了自适应中继。下面就对几种新的中继策略略作介绍。

(1)压缩转发协作

压缩转发协作和译码/放大转发协作最主要的区别在于后者的中继转发的是接收信号的副本，而压缩转发的中继转发是将接收到的信号量化及压缩后的新的信号。因此，目的节点将由中继发送的量化压缩后的信息和源发送的信息进行联合操作。

进行信源编码的过程就是中继节点的量化压缩过程，即，用一系列符号来表示每个可能接收到的信息。在目的节点，通过解码接收到的一系列比特来得

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到量化压缩后的信息的估计值。但是这个译码操作只是很简单地接收到的比特映射为一系列的值，从而估计出发送的信息。映射过程一般情况下会产生失真，且失真也可以看做是一种噪声。

(2)编码协作

编码协作不同之处在于之前所讲的方案之处在于这种协作主要是在信道编码这个层面上应用。而之前的方案诸如放大转发和译码转发基本上都是中继对源比特进行重复，而在编码协作上，中继却是发送了增量冗余，源发送的码字在接收端与之结合之后，这样反而产生了比较多冗余。

编码协作中，一个码字被分成了两个部分发送，每一部分是经过不同的路径或者信道，其主要步骤是编号排序，编码协作的一次信息输出循环是这样的：循环开始于源节点的一个包含N1个信息符号的符号块松紧寻坏冗余校验编码器（CRC）；然后将CRC编码的结果送入一个前向纠错码（FEC）编码器，从而产生出一个包含N1个符号的码字，因此，它的传送速率为R1 N1/N2；之后，将该码字向目的节点发送，同时源节点的协作伙伴对其进行监听；接收到源发送的信息之后，其伙伴节点将FEC和CRC码解码；CRC编码器的输出再进入一个FEC编码器，然后就会产生一个符号长度为N N1的码字；这时就可以计算出伙伴节点的信道编码速率为R N/N1 R1

(3)其他

除了上述的几种协作策略之外，，还有着其他许多种的协作策略，其中比较重要的是自适应协作策略，他可以显著提高中继协议的有效性，自适应协作策略主要包括选择性DF中继和增量中继，这里就不做赘述了。

2.3 几种合并方式概述 影响无线通信质量的主要因素之一是衰落效应。而其中的快衰落深度甚至可以达到30~40dB，如果想通过增加天线尺寸、加大发射功率和高度之类的方法来克服这种深衰落其实是不可能实现的，而且还会干扰其它的电台。为了解决这个问题可以使用分集增益的方法，即在若干个支路上同时接收相互间相关性不大的但却载有同一信息的信号，然后通过合并的方法再将各个支路信号合并然后输出，这样接收终端上的深衰落概率就会大大降低。相应的,为了减轻