中繼系統中斷概率研究

中國科學院 國家天文臺，北京 100012

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1 引言

對于時變的無線通信信道，當通信系統的實際傳輸速率r大于系統所要求的最低速率要求rth時，系統能夠正常工作；當r＜rth，正常通信將會中斷。中斷概率是用來衡量通信系統中斷事件發生頻率的參數[1]。中斷概率通常與系統信道的分布有關，且中斷概率Pout(rth)與數據速率門限rth相對應。本文針對多徑環境下兩種典型的信道—Rayleigh信道和Nakagami-m信道進行研究[2]。

通過在傳統的通信網絡中加入中繼站可以提高系統的數據速率和擴大小區的覆蓋范圍，使得中繼技術在現代無線通信中得到廣泛的應用，并被LTE Relaese-10所采用[3]。根據中繼站對接收信號處理方式的不同，中繼方式主要分為放大-轉發（AF）和解碼-轉發（DF）方式。AF方式，是指中繼站對接收到的信號直接進行放大后向用戶進行轉發。DF方式，是指中繼站對接收到的信號進行解碼，重新編碼后向用戶進行轉發。AF方式實現簡單，但是由于對信號進行放大的同時會對噪聲進行放大，存在噪聲傳遞的缺點。DF方式由于在中繼站進行解碼運算不存在噪聲傳遞的缺點，但是為了能夠正確解碼，要求基站與中繼站具有較好的信道環境[4]。

對于Nakagami-m信道固定增益AF方式中繼系統的中斷概率問題，文獻[5]進行較為詳細的研究。在Rayleigh信道條件下，文獻[6-10]對中繼系統的中斷概率問題進行了詳細研究，并給出了相應的閉式解。本文將針對無線通信系統的兩種典型信道—Rayleigh信道和Nakagami-m信道，分別對DF和AF方式單中繼系統的中斷概率問題進行深入且詳細的研究和總結，并給出相應的閉式解。……