合作交流在瑞利衰落信道

Vijayan T
Asst.教授,我的部门,Bharath大学印度钦奈- 600073

文摘

这是一个新的打击方式信号衰落的影响。这种通信的主要目的是最大化吞吐量和频谱效率的提高。主要目标是最小化的误比特率(BER)合作与分层调制通信系统在加性高斯白噪声(AWGN)和瑞利衰落信道。错误率表现可以分析每个传输比特。准则提出了选择最优距离参数的最小化误码率细化一些,同时保证比特误码率要求的基础。仿真结果验证了推导的正确性伯斯基地位和细化。

索引词

分层调制、合作交流,误码率分析AWGN和瑞利衰落。

介绍

多媒体是一种集成不同的内容格式,为个人用户提供了交互。由于实时时装的属性等交互,有足够的带宽和提供好的服务质量(QoS)是必要的。然而,无线环境变异和传输信号通常是褪色,使的工作提供多媒体信息通过无线环境与QoS很难实现。克服这一点,合作沟通[1]-[5]打开一个新概念的多样性技术,开发潜在的广播性质,从而实现频谱效率的巨大进步。这些合作系统主要采用传统的调制策略与目标最大化吞吐量。然而,这个目标不能保证QoS的多媒体由于信道的变化情况。因此,使用传统的调制方案进行多媒体信息将不再令人满意。为此,许多文献[6],[12]把他们的注意分层调制由于其能力提供不同级别的保护传输信号根据他们的意义。小王和出版社。[13]首先采用分层调制的协作通信系统,提出了一种新的合作战略的中继转发收到的信号。 However, they dealt with one-dimensional hierarchical modulation and assumed the same constellation at each relay for all relays adopts the same distances of the constellation points. In this work, we deal with two-dimensional hierarchical modulation and assume that the constellations of the relay and source can be different.

在合作系统中,中继节点可以帮助提高性能的源目的地。这是条件下,中继节点可以完全解调接收信号从源。然而,当发现错误发生在中继节点,中继节点将错误的信息转发到目的地,导致误差传播。在这项工作中,我们考虑到这一事实,推导出误码性能分级调制时采用协同通信系统。我们首先分析了误比特率的基础假设下位和细化位继电器和源的星座是不同的。星座的差异使系统更加灵活,我们可以操纵这种差异来提高系统的性能。为了考虑每一个可能的检测误差,我们讨论的距离参数的关系之间的分层调制源和中继节点。这些知识的基础上,提出了一种标准来选择适当的距离参数的最小化误码率细化位同时满足误码率要求的基础部分。通过大量的仿真,我们演示的闭合表达式的正确性数量和工作性的标准选择合适的距离参数。

系统模型

在这个系统中,我们采用4/16-QAM分层调制与格雷码映射在协作通信系统独立的瑞利衰落信道。在这个网络中,只有一个继电器采用demodulate-and-forward协议与两阶段帮助传播源的传播。我们的系统的框图是描绘在图1。多媒体流u在源节点分为两个子集,Cb和Cr的意义。Cb和Cr基地位和细化位,分别。在阶段1中,Cb和Cr是嵌入在一个符号x年代广播继电器和目的地与能量E。在阶段2中,relaydemodulates从源节点接收到的符号,然后转发这个符号解调技术x ' s与能量E r,到目的地。

让h s、d、海关、r,人力资源,d是复杂零均值高斯源和目的地之间的收益,源和中继节点和中继节点和目标,分别让σs, d,σs, r和σr, d是各自的差异这三个随机变量。让ns d ns, r, nr, d的复杂零均值高斯噪声的方差N0源和目的地之间,源和中继节点和中继节点和目标,分别。接收到的信号继电器和目的地在第一阶段

分别在Es的传播能量来源。在第二阶段中,接收信号继电器是在目的地

Er在哪里的传播能量传递和x是传播继电器的象征。在接收信号从源和中继节点,目的地连贯地结合使用最大比合并(MRC)信号的方法。因此,由合并后的信号

y, d和年,d是接收到的信号从源和中继节点,分别。

答:分层调制参数的距离

基于4/16-QAM分层调制与格雷码映射[11],图2所示的星座可以看作是两个正交的组合相移键控(QPSK)调节。以这种方式,基本可以被视为一个虚构的QPSK符号,而细化部分可以被视为一个另一个虚构的QPSK符号围绕基地的虚构的QPSK符号位。至于星座的距离参数模式,基本部分的两个虚构的符号之间的距离是2 d1,年代,和两个相邻符号之间的距离在同一象限2 d2,年代的来源。

同样,距离参数之间的关系和中继节点的能量。

外星人在哪里每个传输的总能量。在这项工作中,我们允许源和中继节点的距离参数不同于对方。这种差异给系统选择的自由比距离参数来改善或维持系统性能。

性能分析

点对点传输的性能分析与分层调制已被许多研究论文。参考[11]和[12]获得的准确的误码率的表达式4/16-QAM星座在AWGN信道和第一项近似为瑞利衰落的情况下的误码率。在这项工作中,我们扩展他们的错误率分析性能的情况下合作系统在瑞利衰落信道和AWGN信道。完成这一工作,提出了分析模型用于列举所有传输清晰的可能性。通过这个模型,准确的误差性能取决于星座参数,控制相对信息的重要性,可以表达。

答:分析模型

找到的伯斯基位和细化位和符号错误率(SER)合作系统。利用对称特性的信息通道和Q-channel,原始的二维分析简化为一维分析。为简单性和清晰性,介绍了图3所示的一个分析模型来说明所有可能情况可能传输符号的来源是1 _0_和1 _1_ X_Y _意味着基本信息和改进的信息在信息通道X和Y,分别。

在这个模型中,有四个步骤完成错误率分析的过程。通过定义每个状态和状态之间的转移概率,平均数量和SER可以获得相应的行动。首先,我们定义每一步的状态。在步骤1中,我们考虑两种可能的传播符号的来源,1 _0_和1 _1_,分别被定义为国家11和12。由于对称性,分析的情况下0 _0_和0 _1_一样1 _0_和1 _1_。因此,我们只关注1 _0_和1 _1_和结果应用于0 _0_和0 _1_的情况。在步骤2中,基于传播符号在步骤1中,有四个可能的候选人,象征1 _0_ 1 _1_ 0 _1_和0 _0_,在中继节点根据解调结果,状态2我相对应,因为我= 1,2,3,4,分别如图3所示。在步骤3中,根据传播符号在第1步和第2步中传递象征,也有四种可能的候选人在目标节点,象征国家3 i相对应,因为我= 1,2,3,4。最后,在步骤4中,B和州R表示中的错误的发生基础分别位和细化位。根据遍历路径从步骤1到步骤4,光通信基础位和细化位可以被评估。 In turns, we define the transition probability from the state 1i to the state 2j as P1i→2j|1i, for i = 1, 2 and j = 1, 2, 3, 4. Due to the event in STEP 3 is related to the events in STEP 1 and 2, the transition probability from STEP 2 to 3 should be treated as a conditional one and notated as P2j→3k|1i→2j, for k = 1, 2, 3, 4. Based on the proposed analyzing model, we define the conditional BER of the base bits and the refinement bits associated with the history of traversed path as

在δab 1如果a = b,否则为0。值得注意的是,体育,我| 1→2 j→3 k和Pe、r | 1→2 j→3 k 1或0根据遍历路径。

分析模型,在此基础上我们可以获得有条件的误码率,然后平均误码率基地位和细化可以写成

注意,由于对称性,0 _0_和0的情况下分析_1_一样1 _0_和1 _1_。因此,2倍被放在右手边的Pe、b和Pe, r。最后,可以表示为爵士

在AWGN情况下,让所有的收益为1,获得相应的误码率的基地位和细化位以及爵士。

标准选择适当的距离参数

多媒体传输,消息传递在无线环境的基本要求是提供一个一致的服务质量。提供一致的服务质量,要求底部位的错误率可以满足一定的要求。进一步提高服务的质量,我们可以采取提高细化比特的错误率。为了实现这一目标,基于误码率性能的结果,提出了一种标准来找到最优距离参数的最小化误码率细化位的误码率要求基地位可以满足。

首先,让最小错误概率和目标误差概率的基础部分是P^最小值_e、b和P^目标_e、b分别。P^最小值_e、b至少可以实现误码概率下获得一定的总能量约束和数值。自优化比特是一个函数的误差概率d ' 1, s和d ' 1, r,我们可以表示它作为Pe、r (d ' 1 s d ' 1, r)。为了实现上述目标,适当的距离参数可以选择通过求解优化问题如下:

采用这一标准,我们能找到的最优距离参数满足误码率要求的基础部分和最小化误码率性能优化在同一时间。值得注意的是,这种优化是一个非线性规划问题。在这项工作中,我们采用增广拉格朗日方法来解决这个问题和它的细节可以在[14],省略了由于长度约束。

我们愿的主要观点是合作交流可以给系统设计者更加自由地选择系统方面的参数,以满足用户的各种需求。当使用分层调制在传统的点对点通信环境,调整参数对整体性能的影响有限。相比,在合作交流的环境中,通过改变参数的距离源和中继节点的同时,我们能够轻松地获得所需的性能和满足不同服务的需求。

仿真结果

在本节中,我们数值评估合作通信系统的性能时,采用分层调制。比较距离参数的影响,我们把基础的误码性能位和细化位等的函数在不同d / N0 1,年代总传输能量等保持不变。图4显示了结果d ' 1 s = 1.2 d ' 1, s = 1.4和d ' 1 = 1.9时年代Ea = 8 d ' 1, r = 0.0001 /瑞利衰落信道。紫线,红线和蓝线代表d1的情况下,s = 1.2, d的情况下' 1,s = 1.4和d '的情况下1,s = 1.9分别。的情况下d ' 1, s = 1.9有更好的误码性能的基地位相比,d '的情况下1,s = 1.4和d ' s = 1.2。然而,细化位的误码性能。这些结果清楚地指出距离参数的调整的影响。1,年代大d提供了更多的保护基地位牺牲的细化。特别是,当小d ' 1, s是在瑞利衰落的情况下,使用错误的性能改进位优于基本位自ET / N0 24分贝。这些结果意味着根据需要方方面面的基地位或者需要细化的方方面面,存在一个最佳的距离参数。 Thus, these results motivate us to propose the criterion in the previous section. Also from Fig. 4, the discrepancies between the simulation results and the theoretical results for both the base bits and the refinement bits are small. This confirms the correctness of our performance analysis.

在图5中,我们展示的影响继电器的性能基本位和细化位星座的来源一直是一样的。这个图显示了在这项工作性能分析的正确性。从图5,我们可以看到,当d ' 1, r是越来越小,基础部分的性能恶化和细化位变得更好。这告诉继电器可以帮助改善性能的改进部分的基础部分。这个权衡激励我们提出的策略选择合适的d ' 1, s和d ' 1, r来满足系统的性能要求。

图6给出了改进的误码性能的改进部分,瑞利衰落信道由于提出了距离参数选择准则。在这里我们让P^目标_e、b,= 10−2。Ea = 8时,误码率的最佳距离参数的优化比特是大大提高了最优情况下相比图4和图5。s Ea的增加,我们可以看到实质性的改进部分的性能的改善。因此,与传统的点到点通信相比,采用协同通信给我们更多的自由来调整参数在源和中继节点的距离和满足不同的请求服务的需要。

结论

在这项工作中,我们推导出4/16 QAM的性能等级与格雷码调制映射在协作通信系统独立的瑞利衰落信道。在此基础上分析,我们提出了一个方法来选择源和中继距离参数。该方法显示能够改善误码率细化一些,同时保持了误码率的基础部分。这也显示了协同通信系统在传统系统的灵活性。

数据乍一看


图1	图2	图3


图4	图5	图6

引用

a . k . Sadek、z汉和k·j·r·刘”一个高效的合作协议在蜂窝网络扩展覆盖范围,“在Proc。IEEE WCNC, 2006年,页1687 - 1692。
z汉和h诉穷,“终生提高无线传感器网络的协作波束形成和合作传播,“在Proc。IEEE国际刑事法庭,2007年6月,第3954 - 3958页。
大肠Yazdian和m . r . Pakravan”合作的多样性自适应调制技术在无线衰落信道中,“在Proc。IEEE PIMRC, 2006年9月,页1 - 5。
e·c·斯提纳地、美国杨和j . c . Belfiore”自适应调制和编码混合合作网络,“在Proc。IEEE国际刑事法庭,2007年6月,第4191 - 4195页。
m·o·哈斯那声明:“合作能力的多样性与自适应调制系统,“在Proc。IEEE WOCN, 2005年3月,页432 - 436。
k . Ramchandran a·奥尔特加k·m·乌斯和m . Vetterli”Multiresoluton数字高清电视广播使用联合源/信道编码,“IEEE j .选择。Commun领域。,vol. 11, pp. 6-23, Jan. 1993.
m·森本晃司,m·冈田克也和美国,小牧市“分层图像传输系统在衰落信道中,“在Proc。IEEE ICUPC, 1995年11月,页769 - 772。
m . b . Pursley和j·m·谢伊”多媒体流量自适应非均匀phase-shift-key调制的无线网络,”IEEE j .选择。Commun领域。,vol. 18, pp. 1349-1407, Aug. 2000.