本站原创[摘 要] 本文研究了LTE-A系统中的中继选择技术,针对多中继场景,提出一种自适应中继选择策略来提高系统性能并通过系统仿真对所提方案的性能进行了充分的验证.
[关 键 词 ] LTE-A系统；中继选择技术；中继场景
【中图分类号】 TN929.5 【文献标识码】 A 【文章编号】 1007-4244（2014）01-250-1
一、研究背景
近年来,大量协作通信方案的提出使得中继发送能获得足够的空间分集增益,其中有些分集增益的获得是通过协作节点实现的.文献[1]-[2]研究了多种协作中继传输方案.文献[3]中,协作中继被考虑作为一种来对抗瑞丽衰落的有效方法,从而获得更高的信道容量.文献[4]-[5]对该方面进行了深入的研究.文献[5]中将所有的中继分为两组,在AF中继成功译码的条件下选择这些中继进行传输.
本文首先研究了放大转发中继和译码转发中继的性能,然后针对混合中继协作传输系统,以最大化接收端的信噪比为准则,提出一种可以提高系统容量的自适应的中继选择方案.最后通过仿真验证了所提方案的有效性和理论推导的正确性.
二、系统模型及中继选择策略
系统模型如图1所示,检测设系统中有N个中继,从中选出1个中继节点协助基站进行信息的转发.首先分别研究两种经典的中继模式,然后提出了自适应中继选择策略.
(一)译码转发中继选择
本文对AF中继和DF中继同时使用的性能进行研究,其中选择准则为：
（1）
检测定N个中继组成的集合为R,为了简便考虑,我们将功率进行归一化并且只考虑信道条件下的中继选择,如下式所示：
（2）
(二)放大转发中继选择
AF模式下具有最大接收信噪比的中继选择准则如下：
（3）
AF模式的中继选择,因此为简便起见,本文考虑AF模式的中继选择如下所示：
（4）
(三)自适应中继选择
为能够有效地进行中继选择,提出了自适应中继选择策略来提高系统的容量和性能.
（5）
（6）
在计算出 和 后,AF中继和DF中继根据在 和 之间的最大值被决定,从而选择是自适应的选择AF还是DF中继节点进行信号的传输.
三、仿真结果分析
图2是双向中继系统的归一化吞吐量性能,从图中可以看到在低信噪比区域,双向译码转发中继的吞吐量性能要显著高于双向放大转发中继的性能,而随着信噪比的增加,双向放大转发中继的性能将优于译码转发的性能.从图中还可以看到译码去噪转发（DNF）中继的性能要显著高于传统中继、放大转发以及译码转发中继的性能,但译码去噪转发中继的实现复杂度要高于其他类型中继.
图3给出了放大转发中继数为8,译码转发中继数为7以及放大转发中继数为10,译码转发中继数等于10时单向中继和双向中继混合选择下,选择一个中继与选择两个中继能效的性能对比结果.从图中可以看到,选择两个中继的能效要高于选择一个中继的能效.
（图2）双向中继系统的归一化吞吐量性能 （图3）自适应中继选择的能效性能