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摘要：虽然我国当下的科学技术在近些年得到了较为长足的进步，但在无线网络的通信传输中，很多无线网络仍旧存在着资源受限的现象，而因为能够有效提高传输功率与效率，协作通信技术在资源有限的无线网络中才得到较好的应用，为此本文基于功率最优化分配的选择性协作通信模式进行了具体研究，希望能够以此推动我国无线网络信息传输的相关发展。
关键字：功率最优化；协作通信；中继选择
前言：在我国当下一些资源有限的无线网络中，如何设法降低单位信息传输消耗总能量，是我国业界中较为关注的问题之一，而近年来在资源有限无线网络中得到广泛应用的协作通信技术，就是一种能够解决这类问题的技术形式，而如何最大效率通过协作通信技术提高资源受限网络的功率效率已经成为我国业界中研究的热点，在这种大背景环境下，基于功率最优化分配的选择性协作通信模式的相关研究研究，就有着较强的现实意义。
1.系统模型
为了能够对基于功率最优化分配的选择性协作通信模式进行了较好的研究，我们首先需要选择一个用于研究的系统模型，图1为一种中心控制的无线网络，其中N个节点在该无线网络中随机分配，这一无线网络模型具有所有节点都会向中心节点发送数据，但任何时刻都只有一个节点作为源节点的特性，而根据这一特性，我们就可以使用解码中继策略作为本研究的协作模式，这一模式的具体应用过程可以分为信息解码与空间分集获取两部分，其中信息解码部分主要负责对源节点广播发送数据进行的解码操作，而空间分集获取则主要是解码完成后进行的空间分集获取操作，但如果这一工作的上一部分没有得到较好的完成，该数据需要予以丢弃并不进行转发[1]。
1.1链路模型
在资源受限的无线网络中，通信网络的设计者想要轻松的了解节点位置信息，就可以通过安装GPS接收机或进行通信前定位的方式，保证节点位置信息的较好传达。而在例如传感器网络中，由于这一网络结构具备着拓扑结构随时间变化较慢的特点，这就造成了中心节点的重新计算。
1.2功率消耗模型
为了能够较好的进行选择性协作通信模式的相关研究，我们还需要对功率消耗模型进行定义，这一定义因为存在着比较的需要，为此笔者定义了的非协作通信模式下的总功率，而通过这一定义我们就可以得出的系统总功率模型。在这一模型公式中，代表着非协作模式下的源发射功率、则代表着中继运行和中继处理引入的额外协作功率，而根据这两个公式模型，我们能够通过计算得出协作系统总功率[2]。
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图1一种中心控制的无线网络
2.最优化功率分配
为了可能给较好的完成基于功率最优化分配的选择性协作通信模式的研究，我们还应该在设法保证通信质量的前提下，最大程度上降低系统消耗总功率，以此保证系统的最优化功率分配。笔者将在下文中对非协作模式下的最优功率分配与协作模式下的最优功率分配进行分别论述，希望能够以此为功率最优化分配选择性协作通信模式研究带来一定帮助。
2.1非协作模式下的最优功率分配
在对非协作模式下的最优功率分配的计算中，通过对一个未编码的无线传输系统的研究并结合资料，我们可以得出功能MPSK调制下的平均SER上限公式，而根据这一公式，我们就可以得到非协作模式下的最优功率分配公式。
2.2协作模式下的最优功率分配
在对协作模式下的最优功率分配计算中，我们可以根据协作模式下使用MPSK调制的平均SER上限的文献，得出公式，而对于这一公式，我们可以采用拉格朗日乘数法进行求解，得出和，这一功率分配方案基于所涉及信道的方差，所以在中心节点知
道网络中各节点位置信息的情况下,便可以计算出最优的功率分配方案[3]。
3.选择性协作通信
3.1PESeC模式
为了能够较好的进行功率最优化分配的选择性协作通信模式的研究，我们需要根据最优功率分配方案，对非协作模式和协作模式下的总功率进行比较，这样我们就可以选出能够具备功率最优化特征的通信模式。在本文的研究中，笔者提出了一种PESeC模式的选择性协作通信模式，这一模式能够在满足SER限制和最大功率限制的前提下，保证自身传输模式的最大化，这里我们以节点为例，对PESeC模式进行具体描述。根据上文中我们经过研究得出的公式，我们可以得出如果并且，那么节点需要选择非性协作通信模式，并为其分配发射功率，否则便选择协作通信模式，并将节点视为中继节点，应用最优分配方案。
值得注意的是，在PESeC模式的具体应用中，该模式基于平均信道信息完成自身工作，这就使得一旦网络拓扑结构发生较大变化，就必须迅速重新进行计算，而这一计算本身具备的系统开销较小的特点，也使得PESeC模式较为使用于静态网络和低移动性网络。在PESeC模式的使用中，由于该模式在数据传输过程中并不需要额外的系统开销，这就使得其能够根据收集的节点位置信息，选择功率最优的传输模式，最终实现功率最优化分配的选择性协作通信[4]。
3.2低复杂PESeC模式
虽然我们在上文中论述了PESeC模式这种适用范围较广的选择性协作通信模式，但如果面对的网络内部的节点数很大，运用这种模式往往会由于计算量的偏大影响PESeC模式的功率效率，这时我们就可以应用一种低复杂PESeC模式，实现功率最优化分配的选择性协作通信，这一模式也被称之为LC-PESeC模式。在LC-PESeC模式的应用中，这一模式能够较为快速的发现理想的中继点，这种功能使得LC-PESeC模式能够基于局部的相对位置信息选择最靠近源节点与目的节点连接线的节点作为中继点，通过对全局搜索的避免，降低了可能遇到的大量计算的计算难度，这样就能够尽可能实现功率最优化分配的选择性协作通信，但值得注意的是，由于LC-PESeC模式本身在应用中降低了计算难度，这也不可避免的造成了该模式在应用中的性能损失，这一点需要我们予以重视[5]。
结论：为了能够较好的对功率最优化分配的选择性协作通信模式进行研究，本文提出了一种PESeC模式的选择性协作功率通信模式，这一通信模式与其的变种能够较好的应用在我国当下的资源有限的无线网络中，并能够通过自身效用实现功率最优化分配的选择性协作通信。
参考文献：
[1]张超,廖晓光,王卫东,卫国.基于功率最优化分配的选择性协作通信模式[J].中国科学技术大学学报,2010,04:419-424+430.
[2]李富年.无线协作通信系统资源优化分配研究[D].华中科技大学,2011.
[3]刘阳.基于中继协作的认知无线网络资源管理研究[D].北京邮电大学,2012.
[4]曹亘.异构网络下干扰管理与资源分配算法研究[D].北京邮电大学,2012.
[5]张超一.无线协同中继系统分集理论的研究[D].北京邮电大学,2012.
论文作者:刘思斌
论文发表刊物:《基层建设》2016年18期
论文发表时间:2016/11/25
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