研究端到端Dual-Hop无线通信系统的性能

Vijayan T
助理教授,我的部门,Bharath大学印度钦奈- 600073

文摘

端到端性能的方方面面提出dual-hop无线通信系统采用发射分集与正交空时分组码(OSTBCs),非再生、再生中继配备单个天线操作在平坦瑞利衰落信道。当然dual-hop传播的端到端性能取决于继电器的性质和复杂性。在非再生系统,继电器只是放大和转发传入信号没有任何其他的操作信号。另一方面,再生系统使用更为复杂的继电器,解码接收到的信号通过第一跳和重新发送它,适当的编码后,进入第二跳。更具体地说,我们提供概率密度函数(PDF)和时刻生成函数(MGF)的端到端信噪比dual-hop OSTBC传输,然后展示其误码性能在多状态QAM和相移键控调节,分别。数值研究表明,本文提供的分析误码率精确匹配与仿真结果在各复合天线传输场景。结果还表明,天线安装在源和目标的数量影响的端到端性能

介绍

当然dual-hop传播的端到端性能取决于继电器的性质和复杂性。两个主要类别分类中使用的继电器,即非再生和再生系统。在非再生系统,继电器只是放大和转发传入信号没有任何其他的操作信号。另一方面,再生系统使用更为复杂的继电器,解码接收到的信号通过第一跳和重新发送它,适当的编码后,进入第二跳。

发射分集实现由多个发射天线被广泛接受为打击淡入无线链接的一个重要工具。它自然影响结束,结束时的性能在任何部分的dual-hop传播。现有的双核跳传输性能的研究,然而,主要集中在单天线传输和多天线的性能是不调查到目前为止。

在这个项目中,考虑源和目标具有多个天线以及单天线继电器,我们调查的端到端性能与发射分集特别是通过OSTBCs dual-hop传输。我们调查非再生和再生系统和关注误比特率(BER)的性能。更具体地说,我们得到确切概率密度函数(pdf)和力矩的表达式生成函数(MGFs)端到端的信噪比(信噪比)的dual-hop OSTBC传输,然后展示其误码性能时多状态QAM和多状态相移键控调节,分别。我们假设这两个啤酒花经验独立,不一定恒等分布的瑞利衰减但是每一跳的多个通道是相互独立的、相同的。我们也研究天线的数量配备的影响上的源和目标端到端的误码性能。

的DUAL-HOP OSTBC系统和信道模型

我们认为dual-hop无线通信系统中,源nS t传输(Tx)天线与目的地nD r接收通信(Rx)通过一个单天线中继天线。(以下,标S, R和D表示源,继电器和目的地,分别)。假设传递和放大的目的地有完美信道信息或解码收到相应的信号。我们还假设源和目的地之间的通信是不可用的。

为了达到空间的多样性,我们假设源与多个Tx天线采用K OSTBCs包含复杂的符号,x1, x2,···, xK,传播。特别是,我们考虑传输矩阵码率最高的两个,三个,四个Tx天线。与nS OSTBC t Tx天线用Gn S t,是块长度的列数和行是Tx天线的数量。在传输通道是假定常数。

通道1×nS t向量第一跳(即。,received at the relay) and the nD r × 1 channel vector for the second hop (i.e., received by the destination) are respectively denoted by hR = {hR i }1×nStand hD = {hD i}nD r×1, where hR iand hD i represent the complex channel coefficients for the ith Tx and Rx antenna at the first and the second hop, respectively and are assumed an independent and identically distributed. complex Gaussian random variable (RV) with mean zero and variance β1/2 and β2/2 per dimension, respectively.

答:非再生OSTBC传输的信噪比

非再生系统考虑在这封信中,火炬传递简单的放大和重新发送接收到的信号进入第二跳。当使用OSTBCs源时,接收到的信号的继电器

B。再生OSTBC传输的信噪比

再生dual-hop OSTBC传输,继电器解码接收到的信号的平方方法和传输到第二跳。继电器的信号接收的目标表示为码=高清ˆg + ED,

端到端误码率分析

答:在非再生系统的误码率分析

图1。非再生和再生的平均伯斯dual-hop OSTBCsystems当β1 =β2 = 1。

获取MGF (12)。以同样的方式,pdf和MGFsγNS(ρ)N N = 3 = 4可以得到和他们的数值结果也显示。使用MGF和PDF,我们获得了多状态的方方面面QAM和多状态相移键控。

b .误码率分析再生系统

在再生系统中,接收到的信号解码目标经历了两个国家的级联,和多状态的端到端伯斯QAM和多状态相移键控星座分别由聚氨酯RS(ρ)=聚氨酯RS1(ρ)+卢比(ρ)−2聚氨酯PU RS1(ρ)卢比(ρ),聚氨酯,U€{M−QAM, M−相移键控},下标RS表示再生系统,和RS1平日代表第一和第二跳传输,分别。聚氨酯RS1(ρ)和聚氨酯平日的伯斯(ρ)表示各自的星座和啤酒花。多状态的伯斯获得了QAM和相移键控在每一跳γRS1方程(ρ)和γRS2(ρ)在第二节。B,派生的第三章针对瑞利MIMO信道。

数值结果

Dual-hop伯斯的非再生和再生系统进行数值计算并与仿真结果。正交相移编码的误码率曲线绘制和16-ary QAM。在图1中,伯斯给出的非再生和再生dual-hop MIMO传输与OSTBCs N = 2和4当β1 =β2 = 1。图1显示之间的精确匹配的结果分析和仿真。图中还表明,N增加的误码性能提高。在比较非再生系统和再生系统中,很明显,再生信号的误码性能改善的成本增加继电器的复杂性。然而,应该注意的。

图2所示。比较dual-hop伯斯与不同放大收益,* l和α,α为非再生OSTBC系统。

图3所示。影响平均接收信噪比第一和第二跳上非再生的误码性能和再生dual-hop OSTBC系统非再生系统传输信噪比时能有更好的误码率尤其低。

图2显示了仿真结果的dual-hop伯斯在非再生系统与不同的放大收益,α* l和α,当β1 =β2 = 1和β1 = 2,β2 = 1(β1 _ =β2),分别。很明显的图放大增益α的方方面面是非常严格下界的方方面面放大增益α* l即使在低传输信噪比。类似的结果是提供输出非再生系统。

让γ−1 =ρβ1和γ−2 =ρβ2表示的平均接收信噪比第一和第二跳,分别。图3显示了一个的平均接收信噪比的影响第一个和第二个跳上非再生的误码性能和再生dual-hop OSTBC系统。在图3中,观察到的误码性能降低进一步优化性能之间的差异的平均接收信噪比上升(即。,中间继电器

图4所示。影响平均信道增益比率β2 /β1非再生和再生系统的误码性能与QPSK当ρ= 12 dB和β1 = 1。

源和目的地之间的中间)。所有的情况下,非再生和再生系统的方方面面区别变小了,小如第一跳的平均接收信噪比降低(即。,由于继电器是接近目的地)。对于N = 4,说非再生系统执行比再生系统的平均接收信噪比第一次跳很大(即。,由于继电器是接近源)。使用数量的结果平均接收信噪比,最佳传输权力可以分配到源和继电器。图4显示了平均信道增益的比值的影响第二跳第一跳,β2 /β1,非再生和再生系统的误码性能与QPSK。我们假设ρ= 12 dB和β1 = 1。如图3所示,非再生和再生系统的误码率差距变小了,小的两端图N = 2,但只有在高比率为N = 3和4。之间的差距是最大化β2 /β1 =−5 dB和−3 dB。当N = 3和4,非再生系统达到更好的误码性能比再生系统在低比率的平均信道增益第二跳的远小于第一跳。的原因是,再生系统,第二跳的编码速率1不管天线的数目N在γRS2方程(ρ)和end-toend性能是由第二跳的低比率。

结论

这个项目提供了一个端到端性能的研究与OSTBCs dual-hop无线通信系统采用发射分集,非再生、再生中继配备了一个天线。我们导出PDF和MGF dual-hop的信噪比。然后我们可以获得伯斯。数值分析结果表明,误码率在信中提供了精确匹配各种复合天线或传送的模拟场景。

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