協(xié)作通信網(wǎng)絡(luò)中的中繼節(jié)點(diǎn)選擇技術(shù)

[摘要] 協(xié)作通信作為一種新型的通信模式越來(lái)越受到人們的關(guān)注，而中繼節(jié)點(diǎn)選擇技術(shù)是其關(guān)鍵技術(shù)之一，決定了協(xié)作能否帶來(lái)性能增益。文章基于協(xié)同節(jié)點(diǎn)選擇技術(shù)的性能評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)給出了相應(yīng)的分類(lèi)方法，對(duì)近年來(lái)典型的協(xié)同節(jié)點(diǎn)選擇算法并進(jìn)行分析和比較，得出結(jié)論:只有根據(jù)系統(tǒng)需求合理地選擇、配置中繼節(jié)點(diǎn)才能更好地優(yōu)化協(xié)同通信的性能。

[關(guān)鍵詞]協(xié)作通信;中繼選擇;資源分配

Emerging as a new communication paradigm， cooperative communication is attracting growing attention. Relay selection is the key technology for cooperative communication， which even determines whether the performance gain of cooperation can be obtained. In this paper， we first give the performance evaluation metrics for relay selection algorithms， and then discuss the corresponding categories. Finally， some classical relay selection algorithms are analyzed. Results show that the relay node should be seriously selected and configured according to the system requirements so as to optimize the performance of cooperative communication.

cooperative communication; relay selection; resource allocation

在未來(lái)移動(dòng)通信系統(tǒng)中，多輸入多輸出(MIMO)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)已經(jīng)得到了廣泛的認(rèn)同，然而受到節(jié)點(diǎn)尺寸以及能量的限制使得MIMO技術(shù)的實(shí)現(xiàn)變得困難[1-2]，而協(xié)同通信技術(shù)則充分利用了無(wú)線電波的全向傳播特性，使無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)相互協(xié)作形成了虛擬的天線陣列來(lái)獲得傳統(tǒng)MIMO技術(shù)的空間分集增益，當(dāng)前協(xié)同通信的主要方式有:放大中繼(AF)、解碼中繼[3](DF)、編碼協(xié)同[4](CC)等方式。相對(duì)于其他協(xié)同方式，編碼協(xié)同方式將協(xié)同通信技術(shù)和信道編碼技術(shù)相結(jié)合，在不消耗更多系統(tǒng)資源(帶寬等)的前提下獲得完全的分集增益。在協(xié)同系統(tǒng)中一個(gè)至關(guān)重要的問(wèn)題就是如何選擇合適的協(xié)同節(jié)點(diǎn)，它甚至決定了協(xié)同系統(tǒng)是否可以帶來(lái)增益。在這方面已有研究人員做出了貢獻(xiàn)，但是每種系統(tǒng)和算法都用來(lái)解決不同的問(wèn)題并有不同的應(yīng)用。因此，本文研究并給出了協(xié)同節(jié)點(diǎn)選擇技術(shù)的性能評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)以及分類(lèi)方法，并且總結(jié)了近年來(lái)典型的協(xié)同節(jié)點(diǎn)選擇算法。

1 中繼節(jié)點(diǎn)選擇算法的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

為了深入、深刻地對(duì)各種不同的中繼節(jié)點(diǎn)選擇算法進(jìn)行比較和分析，我們應(yīng)首先給出正確、有效的性能評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。因此，我們從以下幾個(gè)方面來(lái)定性的評(píng)價(jià)中繼選擇算法的性能:

(1)算法效果

協(xié)同系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要目標(biāo)是增加網(wǎng)絡(luò)容量，減少功率消耗以及增加網(wǎng)絡(luò)覆蓋，這也理所當(dāng)然的成為了協(xié)同節(jié)點(diǎn)選擇算法的考核標(biāo)準(zhǔn)。值得注意的是網(wǎng)絡(luò)容量、功率消耗以及網(wǎng)絡(luò)覆蓋3者之間存在折中，因此協(xié)同節(jié)點(diǎn)選擇算法也要根據(jù)不同系統(tǒng)的需求來(lái)選擇不同的優(yōu)化目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化。

(2)算法復(fù)雜度

協(xié)同通信的本質(zhì)思想就是從網(wǎng)絡(luò)角度來(lái)優(yōu)化整個(gè)系統(tǒng)的性能，然而這也引入了更多的優(yōu)化元素導(dǎo)致算法復(fù)雜度的增加，因此如何很好的控制協(xié)同節(jié)點(diǎn)選擇的算法復(fù)雜度并達(dá)到理想的系統(tǒng)性能是評(píng)價(jià)協(xié)同節(jié)點(diǎn)選擇算法的重要標(biāo)尺。

(3)算法帶來(lái)的通信開(kāi)銷(xiāo)

在協(xié)同系統(tǒng)中，節(jié)點(diǎn)間需要交互更多的信息(例如信源信息、信道信息、能量信息等)來(lái)共同完成信息傳遞，從而增加了系統(tǒng)的通信開(kāi)銷(xiāo)，這給系統(tǒng)性能帶來(lái)了負(fù)面影響。因此在協(xié)同節(jié)點(diǎn)選擇算法也要充分考慮這一點(diǎn)，僅僅當(dāng)協(xié)同增益大于額外開(kāi)銷(xiāo)的性能損失時(shí)才選擇協(xié)同。協(xié)同節(jié)點(diǎn)選擇算法的執(zhí)行過(guò)程中也還應(yīng)盡量減少開(kāi)銷(xiāo)，現(xiàn)有主要的方法有限制反饋，模糊選擇等。

(4)算法的自適應(yīng)和容錯(cuò)性

由于無(wú)線信道的時(shí)變特性以及節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)性，使得信道信息、節(jié)點(diǎn)狀態(tài)信息無(wú)法精確獲得，這就使得協(xié)同節(jié)點(diǎn)選擇算法需要具備魯棒性，能夠自適應(yīng)的調(diào)整選擇策略，并對(duì)信道環(huán)境變差以及協(xié)同節(jié)點(diǎn)無(wú)法響應(yīng)等狀況具有容錯(cuò)特性。

(5)算法代價(jià)(軟硬件支持)

算法的代價(jià)可以從幾個(gè)方面來(lái)評(píng)價(jià)。時(shí)間代價(jià)包括一個(gè)系統(tǒng)的安裝時(shí)間、配置時(shí)間、算法執(zhí)行時(shí)間?？臻g代價(jià)包括該算法需要的基礎(chǔ)設(shè)施和網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)數(shù)量、節(jié)點(diǎn)尺寸等。不同的協(xié)同節(jié)點(diǎn)選擇算法所需要的軟硬件支持也不盡相同，有些算法要求節(jié)點(diǎn)有較為強(qiáng)的存儲(chǔ)和計(jì)算能力，有些算法則需要額外硬件支持(GPS等)。應(yīng)根據(jù)應(yīng)用背景和需求，綜合考慮技術(shù)、成本等多種因素來(lái)選則協(xié)同節(jié)點(diǎn)選擇算法。

2 中繼節(jié)點(diǎn)選擇算法的分類(lèi)

(1)算法執(zhí)行方式

算法的執(zhí)行方式主要分為:中心式和分布式。中心式算法是指將所需要的信息傳送到某一中心節(jié)點(diǎn)(例如:基站、AP等)，中心節(jié)點(diǎn)利用這些信息執(zhí)行協(xié)同節(jié)點(diǎn)選擇算法并將結(jié)果反饋給源節(jié)點(diǎn)和相應(yīng)的協(xié)同節(jié)點(diǎn)。分布式計(jì)算則是依賴(lài)節(jié)點(diǎn)間的信息交換和協(xié)調(diào)，由節(jié)點(diǎn)自行判斷是否協(xié)作和與誰(shuí)協(xié)作。

中心式算法的優(yōu)點(diǎn)在于從全局角度統(tǒng)籌規(guī)劃，使得系統(tǒng)工作在全局最優(yōu)狀態(tài)，然而由于需要搜集相關(guān)的信息以及計(jì)算全局最優(yōu)，因此會(huì)引入較大的通信開(kāi)銷(xiāo)和計(jì)算開(kāi)銷(xiāo)。分布式算法往往獲得是局部最優(yōu)解，但是分布式算法分散了通信開(kāi)銷(xiāo)和計(jì)算復(fù)雜度，而且分布式算法更加適用于無(wú)固定支持的網(wǎng)絡(luò)(如Ad Hoc網(wǎng)絡(luò))

(2)中繼節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)

中繼節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)的確定是中繼節(jié)點(diǎn)選擇算法的熱點(diǎn)問(wèn)題，使用單個(gè)節(jié)點(diǎn)還是使用多個(gè)節(jié)點(diǎn)仍然是一個(gè)開(kāi)放性問(wèn)題。

使用單個(gè)協(xié)同節(jié)點(diǎn)進(jìn)行協(xié)同使得接收端的硬件簡(jiǎn)單易于實(shí)現(xiàn)，并且沒(méi)有損失分集階數(shù)，單個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)選擇需要知道各個(gè)信道的信道信息，并按照某種規(guī)則進(jìn)行排序，從中選出最優(yōu)的節(jié)點(diǎn)。然而單個(gè)節(jié)點(diǎn)的處理能力和支持的功率是有限的，當(dāng)信道處于深度衰落的情況下，單個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)無(wú)法完成源節(jié)點(diǎn)的服務(wù)質(zhì)量(QoS)需求，而且使用多個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)也可以增加系統(tǒng)的復(fù)用增益，因此根據(jù)信道和中繼節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)調(diào)整節(jié)點(diǎn)選擇的個(gè)數(shù)的選擇算法更加合理。

(3)協(xié)同的方式

協(xié)同方式是協(xié)同系統(tǒng)中的重要參數(shù)，不同的協(xié)同方式也對(duì)協(xié)同節(jié)點(diǎn)的選擇算法產(chǎn)生和很大影響，例如:在DF協(xié)同方式中，節(jié)點(diǎn)只有正確解碼后才能參與到協(xié)同傳輸;而在AF中協(xié)同節(jié)點(diǎn)對(duì)源節(jié)點(diǎn)的信號(hào)不做任何處理且所有協(xié)同節(jié)點(diǎn)都能傳輸該信息，這直接影響了協(xié)同節(jié)點(diǎn)選擇算法的備選集合。因此對(duì)于不同的協(xié)同方式要采用不同的協(xié)同節(jié)點(diǎn)選擇算法。另外我們可把協(xié)同方式選擇和協(xié)同節(jié)點(diǎn)選擇相結(jié)合，在同一個(gè)系統(tǒng)中自適應(yīng)的使用不同的協(xié)同方式和協(xié)同節(jié)點(diǎn)選擇算法。

(4)中繼節(jié)點(diǎn)選擇和其他協(xié)同資源的聯(lián)合分配

對(duì)于協(xié)同系統(tǒng)，協(xié)同節(jié)點(diǎn)僅僅是系統(tǒng)資源的一部分，因此目前的研究工作大都在將協(xié)同節(jié)點(diǎn)選擇和其他資源分配聯(lián)合考慮，例如功率，帶寬等。通過(guò)跨層聯(lián)合設(shè)計(jì)這些系統(tǒng)資源可以使系統(tǒng)的性能得到較大的改善。然而由于引入了更多的變量和優(yōu)化目標(biāo)，從而給系統(tǒng)設(shè)計(jì)帶來(lái)了巨大挑戰(zhàn)，在多數(shù)情況下使得系統(tǒng)最優(yōu)問(wèn)題成為非多項(xiàng)式(NP)難問(wèn)題。如何找到適當(dāng)?shù)穆?lián)合優(yōu)化參數(shù)以及設(shè)計(jì)可執(zhí)行的漸進(jìn)最優(yōu)算法也是協(xié)同節(jié)點(diǎn)選擇及其相關(guān)的資源分配算法應(yīng)考慮的重點(diǎn)。

(5)應(yīng)用場(chǎng)景

當(dāng)前的無(wú)線通信系統(tǒng)大都可以分為有固定設(shè)施支撐和無(wú)固定設(shè)施支撐兩種，在有固定設(shè)施支撐的網(wǎng)絡(luò)中(如:蜂窩網(wǎng))，其通信形式基本呈現(xiàn)為多對(duì)一或多對(duì)一的通信，即多個(gè)用戶(hù)到基站、基站到多個(gè)用戶(hù)，此外網(wǎng)絡(luò)中的中心節(jié)點(diǎn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)起到支配和管理作用，從而有利于資源的合理分配和中心式算法的執(zhí)行。而在無(wú)固定設(shè)施支撐的網(wǎng)絡(luò)(如:Ad Hoc網(wǎng)絡(luò))中存在多對(duì)源和目的節(jié)點(diǎn)對(duì)，并且沒(méi)有中心節(jié)點(diǎn)來(lái)進(jìn)行管理，通信節(jié)點(diǎn)對(duì)之間呈現(xiàn)競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，因此控制通信節(jié)點(diǎn)對(duì)之間的相互干擾是影響系統(tǒng)性能的重要因素也是設(shè)計(jì)的難點(diǎn)。

(6)中繼節(jié)點(diǎn)屬性

在不同的網(wǎng)絡(luò)中中繼節(jié)點(diǎn)的屬性也不盡相同。中繼節(jié)點(diǎn)可以是固定的也可以是移動(dòng)的，可以是有源的也可以是無(wú)源的，有些裝配單根天線而有些則裝配多根天線，節(jié)點(diǎn)的屬性不同直接影響了協(xié)同節(jié)點(diǎn)選擇的策略。在蜂窩網(wǎng)中，無(wú)論固定的還是移動(dòng)的中繼節(jié)點(diǎn)大多是有能量支持的，并且中繼節(jié)點(diǎn)上大多可能配備多根天線，擁有相對(duì)較強(qiáng)處理和傳輸能力，因此可以將較多的工作轉(zhuǎn)移到中繼節(jié)點(diǎn)上進(jìn)行，從而降低移動(dòng)終端的復(fù)雜度和能量消耗，同時(shí)為移動(dòng)終端提供較好的QoS保障。在自組織網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)屬性基本相同，且大都使用電池供電，處理和傳輸能力也相對(duì)有限，因此在協(xié)同節(jié)點(diǎn)選擇算法設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮節(jié)點(diǎn)的能量問(wèn)題，在保證服務(wù)的條件下盡量延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)的生存時(shí)間。

3 典型算法介紹

(1)基于協(xié)作增益的單節(jié)點(diǎn)選擇策略

協(xié)同節(jié)點(diǎn)選擇算法的目的就是提高協(xié)同通信所帶來(lái)的增益，文獻(xiàn)[5]研究了編碼協(xié)同中的協(xié)同節(jié)點(diǎn)選擇策略，協(xié)同網(wǎng)絡(luò)模型如圖1所示，本文以端到端的誤幀率作為標(biāo)準(zhǔn)定義了用戶(hù)協(xié)同增益G:

式(1)中Pno-coop為非協(xié)同傳輸時(shí)的誤幀率，Pcoop為協(xié)同傳輸時(shí)的誤幀率，因此當(dāng)G >1時(shí)才使用協(xié)同，從而得到了能夠帶來(lái)增益的協(xié)同區(qū)域，并給出了協(xié)同節(jié)點(diǎn)選擇的標(biāo)準(zhǔn)，即選擇能夠帶來(lái)最大協(xié)同增益的協(xié)同節(jié)點(diǎn)參與協(xié)同。該算法需要節(jié)點(diǎn)地理位置信息的支持，需要額外的硬件設(shè)備(如GPS)或運(yùn)行相應(yīng)的定位算法。

(2)基于瞬時(shí)信道狀態(tài)的分布式選擇策略

無(wú)線信道的時(shí)變特性，使協(xié)同節(jié)點(diǎn)選擇算法應(yīng)具有一定的自適應(yīng)特性，文獻(xiàn)[6]中提出了一種分布式的協(xié)同節(jié)點(diǎn)選擇算法，該算法和傳統(tǒng)的802.11協(xié)議相結(jié)合，利用RTS和CTS分別估計(jì)源節(jié)點(diǎn)到中繼節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)到中繼節(jié)點(diǎn)之間的信道狀態(tài):asi和aid，中繼節(jié)點(diǎn)收到該信道信息后進(jìn)行判斷，判斷的準(zhǔn)則如式(2)所示，

隨后開(kāi)啟一個(gè)退避定時(shí)器，退避時(shí)間T 和信道條件hi成反比，這樣一來(lái)信道條件好的中繼節(jié)點(diǎn)就會(huì)優(yōu)先介入信道，發(fā)送一個(gè)FLAG幀通知源節(jié)點(diǎn)、目的節(jié)點(diǎn)和其他中繼節(jié)點(diǎn)，這樣以來(lái)就完成了一次中繼選擇，即從M個(gè)可行的中繼節(jié)點(diǎn)集合中選擇出一個(gè)最好的協(xié)同節(jié)點(diǎn)。該算法是根據(jù)瞬時(shí)信道條件來(lái)選擇中繼節(jié)點(diǎn)，隨著信道衰落情況的變化來(lái)選擇不同的中繼節(jié)點(diǎn)如圖2所示，但該算法在節(jié)點(diǎn)選擇過(guò)程中可能發(fā)生碰撞，從而導(dǎo)致無(wú)法正確的選擇到中繼節(jié)點(diǎn)。

(3)基于分群的協(xié)同節(jié)點(diǎn)選擇策略

文獻(xiàn)[7]研究了存在多對(duì)源和目的節(jié)點(diǎn)情況下的協(xié)同節(jié)點(diǎn)選擇問(wèn)題。為了能夠達(dá)到全網(wǎng)范圍的分集增益，節(jié)點(diǎn)選擇協(xié)議應(yīng)為每一個(gè)發(fā)送節(jié)點(diǎn)提供足夠的協(xié)作節(jié)點(diǎn)，使這些節(jié)點(diǎn)形成為若干個(gè)群，如圖3所示。每個(gè)群內(nèi)的協(xié)同節(jié)點(diǎn)能夠以很高的概率正確解碼發(fā)送節(jié)點(diǎn)的信息。

該文中針對(duì)分布式場(chǎng)景下提出了一種簡(jiǎn)單的靜態(tài)協(xié)同節(jié)點(diǎn)選擇策略，該策略可以保證網(wǎng)絡(luò)中的所有發(fā)送節(jié)點(diǎn)都能夠獲得n +1的分集增益，n為協(xié)作節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)。首先，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都維護(hù)一個(gè)優(yōu)先協(xié)作表，該節(jié)點(diǎn)優(yōu)先支持表中的前n 個(gè)節(jié)點(diǎn)。優(yōu)先協(xié)作表設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方法很多，其中一個(gè)簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)方式為:

[i +1，i +2，…，M，1，2，…，i -1]，i為本節(jié)點(diǎn)編號(hào)。

在有中心式控制場(chǎng)景下，由于中心控制節(jié)點(diǎn)擁有信道信息，因此可以從所有可能的解中選擇最優(yōu)的方案，從而可以獲得額外的性能增益。圖4中比較了在知道不同程度信道信息以及分布式和中心式算法的比較。

(4)基于能量考慮的協(xié)同節(jié)點(diǎn)選擇策略

當(dāng)前應(yīng)用的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)如蜂窩網(wǎng)，WLAN，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)等，終端設(shè)備大都使用電池供電，使得網(wǎng)絡(luò)可利用的資源受到限制，因此如何高效的利用網(wǎng)絡(luò)資源、延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)的生存時(shí)間是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的一個(gè)重要問(wèn)題。隨著協(xié)同通信技術(shù)的出現(xiàn)，它使得協(xié)同節(jié)點(diǎn)間的資源(信道，能量)得到共享，從而為節(jié)約節(jié)點(diǎn)能量、延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)的生存期提供了有效途徑。最近在利用協(xié)同通信技術(shù)來(lái)延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)生存期方面已有部分研究者做出了貢獻(xiàn)，文獻(xiàn)[8]中作者在圖5的模型下，聯(lián)合考慮協(xié)同節(jié)點(diǎn)的信道狀態(tài)信息CSI和剩余能量信息REI，選擇出一個(gè)最優(yōu)的協(xié)同節(jié)點(diǎn)并利用它完成協(xié)同傳輸，從而延長(zhǎng)了AF協(xié)同網(wǎng)絡(luò)的生存時(shí)間，文獻(xiàn)[9]中作者在相同的模型下又通過(guò)離散化功率的調(diào)整范圍，使得算法更加實(shí)際，同時(shí)利用馬氏鏈估計(jì)了網(wǎng)絡(luò)的生存期。

類(lèi)似，文獻(xiàn)[10]在DF協(xié)同網(wǎng)絡(luò)中，通過(guò)啟發(fā)式的中繼節(jié)點(diǎn)選擇和功率分配方法以及中繼節(jié)點(diǎn)位置的布設(shè)來(lái)降低節(jié)點(diǎn)的功率消耗、延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)生存期。文獻(xiàn)[11]通過(guò)協(xié)同波束成形的方法來(lái)提高的傳輸距離，從而避免節(jié)點(diǎn)能量少的節(jié)點(diǎn)的中繼來(lái)達(dá)到延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)生存期的目的。

(5)基于跨層聯(lián)合優(yōu)化的協(xié)同節(jié)點(diǎn)選擇策略

對(duì)于協(xié)同系統(tǒng)，協(xié)同節(jié)點(diǎn)僅僅是系統(tǒng)資源的一部分，因此將協(xié)同節(jié)點(diǎn)選擇和其他系統(tǒng)資源分配聯(lián)合考慮可以極大的改善系統(tǒng)性能。文獻(xiàn)[12]研究了擁有一個(gè)基站和多個(gè)移動(dòng)臺(tái)的蜂窩網(wǎng)絡(luò)如圖6所示，網(wǎng)絡(luò)的接入方式采用OFDMA技術(shù)，文中通過(guò)建立一個(gè)中心式的優(yōu)化模型，聯(lián)合考慮了多個(gè)層次的優(yōu)化參數(shù)，最終不僅僅得到了最優(yōu)的功率和帶寬分配，并且得到了最優(yōu)的協(xié)同節(jié)點(diǎn)選擇方法和協(xié)同策略選擇方法。另外，文獻(xiàn)[13]通過(guò)拉格朗日對(duì)偶分解得到了分布式的優(yōu)化方法，并且考慮了流量控制對(duì)系統(tǒng)的影響。

(6)基于多協(xié)同節(jié)點(diǎn)的選擇策略

在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中，單個(gè)節(jié)點(diǎn)的處理和傳輸能力有限，通過(guò)多個(gè)節(jié)點(diǎn)的協(xié)同不僅僅可以得到空間分集增益還可以獲得空間復(fù)用增益，同時(shí)還可以均衡業(yè)務(wù)負(fù)載。文獻(xiàn)[14]中假設(shè)目的節(jié)點(diǎn)擁有多個(gè)天線，利用協(xié)同節(jié)點(diǎn)來(lái)傳輸不同的信息從而得到空間上的復(fù)用，而通過(guò)協(xié)同節(jié)點(diǎn)選擇同時(shí)獲得了分集增益，如圖7所示。本文通過(guò)貪婪搜索的方法來(lái)選擇最優(yōu)的協(xié)同節(jié)點(diǎn)。通過(guò)分析可以看出利用多節(jié)點(diǎn)進(jìn)行協(xié)同可以獲得更好的分集和復(fù)用折中。

文獻(xiàn)[15]中，提出了兩種中繼節(jié)點(diǎn)選擇方法，在固定選擇策略中，源節(jié)點(diǎn)從K 個(gè)協(xié)同節(jié)點(diǎn)中固定選擇出M個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)，這M 個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)同時(shí)發(fā)送從源節(jié)點(diǎn)收到的信息。另外，文中還提出一種基于門(mén)限值的動(dòng)態(tài)中繼選擇方法，該方法在保證中斷概率的前提下，最小化參與協(xié)同的節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)，從而減小有協(xié)同帶來(lái)的干擾。

文獻(xiàn)[16]給出中在存在多個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)的情況下，將功率控制和節(jié)點(diǎn)選擇相結(jié)合，該協(xié)議的目的是通過(guò)分配源節(jié)點(diǎn)和中繼節(jié)點(diǎn)集合的功率來(lái)在最小化中斷概率，并且降低計(jì)算的復(fù)雜度。該協(xié)議分為兩個(gè)階段:在權(quán)衡了S-R和R-D的信道條件下選擇源節(jié)點(diǎn)的功率;通過(guò)搜索的辦法選擇能夠最小化中斷概率的中繼節(jié)點(diǎn)集合，該集合中的中繼節(jié)點(diǎn)間的功率平均分配。仿真和分析結(jié)果表明該算法能夠達(dá)到較小的中斷概率。

4 結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)以上論述可知，每種系統(tǒng)和算法都有各自的特點(diǎn)和適用范圍，沒(méi)有哪一種是絕對(duì)最優(yōu)的，但從整體上看動(dòng)態(tài)分配系統(tǒng)資源的跨層設(shè)計(jì)思想更加充分發(fā)揮了協(xié)同通信系統(tǒng)的特點(diǎn)，相對(duì)于傳統(tǒng)的系統(tǒng)有很大的性能增益。但是由于動(dòng)態(tài)資源分配往往引入更多的變量，使得系統(tǒng)優(yōu)化變得困難，也對(duì)實(shí)現(xiàn)帶來(lái)了巨大挑戰(zhàn)。我們應(yīng)該通過(guò)適當(dāng)?shù)倪x擇優(yōu)化參數(shù)，在有效控制復(fù)雜度的情況下，優(yōu)化協(xié)同通信系統(tǒng)。

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收稿日期:2009-11-03

張琰，西安電子科技大學(xué)綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)理論及關(guān)鍵技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在讀博士生，主要研究移動(dòng)通信、無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)等。

盛敏，西安電子科技大學(xué)綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)理論及關(guān)鍵技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室教授、博士生導(dǎo)師，主要研究領(lǐng)域?yàn)橐苿?dòng)通信、無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)、認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)等;主持和參加國(guó)家級(jí)科研項(xiàng)目10項(xiàng);已發(fā)表論文60多篇，其中被SCI/EI檢索40余篇;出版專(zhuān)著2部。

李建東，西安電子科技大學(xué)綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)理論及關(guān)鍵技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室教授、博士生導(dǎo)師，主要研究方向?yàn)闊o(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)、寬帶無(wú)線移動(dòng)通信、軟件無(wú)線電、認(rèn)知無(wú)線電等;主持和參加國(guó)家級(jí)科研項(xiàng)目30余項(xiàng);發(fā)表論文200余篇，被SCI、EI檢索160余篇次;出版專(zhuān)著7部。