協(xié)同分集下AF與DF比較

在慢衰落信道中，協(xié)同分集是一種新的空間分集方式，其本質(zhì)是利用分布用戶的單天線形成一個(gè)虛擬的多天線系統(tǒng)，即形成虛擬MIMO。在其協(xié)同方式中，有AF模式和DF模式(編碼協(xié)同是DF模式的一種特殊情況)。該文針對(duì)AF與DF兩種基本協(xié)同方式進(jìn)行了詳細(xì)的比較，并在對(duì)稱信道和非對(duì)稱信道下進(jìn)行了系統(tǒng)的仿真。理論分析和仿真結(jié)果表明：在相同的條件下，AF模式相對(duì)于DF模式有較大的優(yōu)勢(shì)是因?yàn)锳F模式較DF模式有較大的陣列增益，雖然兩者有相同的分集增益，但DF有更大的靈活性。
關(guān) 鍵 詞 放大前傳; 協(xié)同分集; 解碼前傳; 多用戶信息論; 傳感器網(wǎng)絡(luò)

在無(wú)線移動(dòng)通信中，由于經(jīng)過(guò)信道的衰落使移動(dòng)用戶的性能受到嚴(yán)重影響。接收到獨(dú)立信號(hào)的副本的分集技術(shù)是對(duì)抗衰落影響的有效方法。近年來(lái)，天線陣列和MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)技術(shù)因其在嚴(yán)重衰落情況下能夠提高系統(tǒng)容量和更好的空間分集而受到廣泛的重視[1]。但根據(jù)Lee模
型[2]，對(duì)無(wú)線衰落信道，手持終端的天線陣的最小間距是0.2λ，其中λ是載波的波長(zhǎng)。因此在接收終端，由于體積、大小、硬件等的限制，不太可能適用多天線。協(xié)同分集能利用其他用戶的單天線來(lái)形成發(fā)送用戶的虛擬多天線，從而利用空間分集。文獻(xiàn)[3-4]中提出了通過(guò)用戶協(xié)同來(lái)增加系統(tǒng)容量，給出了Amplify (AF and Forward )和Decode (DF and Forward )兩種協(xié)同方式。文獻(xiàn)[5]提出了CC(Coded Cooperation)模式。所謂AF，就是指中繼不對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)和解碼，而是直接將收到的信號(hào)進(jìn)行模擬處理后前傳。而DF，就是中繼先要對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)、解碼(如果編碼)和判決，然后將判決后的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼調(diào)制后再前傳。CC模式是編碼協(xié)同，是DF的一種特殊方式。Laneman證明了在AF方式下可以得到多階分集，分集重?cái)?shù)等于參與協(xié)同的用戶數(shù)，并且提出了協(xié)同空時(shí)碼，利用其他用戶的天線形成Alamouti空時(shí)碼。
AF與DF相比較，目前還沒有相關(guān)文獻(xiàn)給出一個(gè)具體的比較。相當(dāng)多的人認(rèn)為：DF比AF更優(yōu)。理由是：DF對(duì)接收到的信息進(jìn)行了判決，減少了中繼節(jié)點(diǎn)噪聲的影響。因此，本文認(rèn)為有必要在理論和仿真上對(duì)AF與DF進(jìn)行系統(tǒng)的比較。本文針對(duì)AF和DF模式進(jìn)行了詳細(xì)的比較并進(jìn)行相應(yīng)的理論推導(dǎo)，在對(duì)稱信道和非對(duì)稱信道下進(jìn)行了系統(tǒng)的仿真，理論分析和仿真結(jié)果表明：在相同的條件下，AF模式相對(duì)于DF模式有較大的優(yōu)勢(shì)。