摘要：在多源中繼網絡環境下，采用解碼轉發(Decode-and-Forward，DF)協議進行協作伙伴選擇策略研究。在保證每個用戶的數據率要求下，此協作伙伴選擇方案是從中繼剩余功率與信噪比最小值的乘積中，挑出使該乘積最大的那個協作伙伴為中繼，然后該中繼幫助源節點協作傳輸，其中信噪比最小值是源到中繼和中繼到目的節點之間信噪比的最小值，并分析了網絡壽命。仿真結果證明了此方案實現復雜度低，對于協作伙伴資源分配更具有公平性且延長了網絡壽命。

　　前言

　　在無線通信系統中，作為對抗衰落的有效技術的協作通信近來被廣泛研究。實質上，協作通信利用了無線信道的廣播特性，源節點廣播信息，它附近的其它節點和目的節點接收都可以接收到信息，那么這些節點可以轉發源信息到目的節點，從而達到更有效、更可靠的通信。協作通信的基本理論是在移動終端用戶之間建立虛擬的多輸入多輸出(MIMO)系統。

　　在解碼轉發協議下的多用戶協作通信系統中，如何給每個用戶分配一個中繼是目前面臨的一個挑戰。通常情況下，伙伴選擇策略被分成兩類，一類是多協作伙伴選擇策略，另一類是單協作伙伴選擇策略。前者是為一個用戶選擇多于一個伙伴幫助其傳輸，而后者是為用戶選擇最佳中繼。文獻的作者是在解碼轉發(Decode-and-Forward，DF)協議下多中繼場景中進行最佳伙伴選擇方案研究，采用最小最大化原理，即從中繼解碼集合中選出使源到中繼信噪比與中繼到目的節點信噪比中最小值最大的那個中繼作為最佳中繼，在協作傳輸的第二階段，該最佳中繼只有在其源到中繼和中繼到目的節點之中信噪比最小值大于直傳鏈路信噪比時，才參與協作轉發源節點信息。而在放大轉發(Amplify-and-Forward，AF)協議下，選擇策略為使源到中繼和中繼到目的節點之間信噪比中最小值最大的那個中繼即為最佳中繼，然后參與協作傳輸。

　　近年來，在協作通信系統中針對資源分配問題作了廣泛研究，在三節點組成的協作分集系統中，在假設中繼選擇分集被利用的條件下推導了中斷概率最小的功率分配方案。文獻[4]則是在文獻[3]基礎上提出了次優的解決方案，但是其在計算和實現復雜度方面卻有很大改善。

　　在多用戶多中繼網絡中，如何為每個用戶選擇合適中繼，并合理分配系統資源，前人所做工作不是很多，針對上述問題本文提出了改進方案。

　　系統模型

　　在多用戶網絡環境下，如圖1所示。網絡中有M個源節點或者用戶Si，N個中繼Rj和共同的目的節點D。　　

 

　　所有節點假設裝備了一個天線，節點采用半雙工的工作方式。系統采用DF協議下協作分集方案，傳輸被分成兩個階段，第一階段是選擇中繼，源節點發送信息到目的節點，該信息也被其它節點接收解碼，如果該節點可以正確解碼源信息，第二階段它將轉發源信息到目的節點;否則中繼不轉發源信息。假設目的節點接收且采用最大比合并(MRC)它所收到的分別來自于源節點發送和中繼轉發的信息。假設源-目的節點，源-中繼和中繼-目的節點通信信道是獨立平坦瑞利慢衰落信道。最后，假設整個協作通行系統使用無編碼二進制相移鍵控(BPSK)調制。