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1基本原理

協作通信是一種通過不同用戶共享彼此天線而獲得分集效果的新的空域分集方式。用戶間的協作可以是互惠的，也可以是非互惠的，這里考慮非互惠的情況。如圖1所示，協作通信系統中至少包括三個節點：源節點、目的節點和中繼節點。協作通信的過程可以劃分為兩個階段：第一階段，源節點發送信息，中繼節點接收信息，在此階段目的節點可以接收信息，也可以不接收信息；第二階段，中繼節點對在第一階段收到的信息進行轉發，在此階段源節點可以不發送信息，也可以重復發送與第一階段相同的信息或者發送新的信息，目的節點對通過不同衰落信道到達的信號進行合并處理，從而提高信噪比，獲得分集增益。中繼節點可以采取不同的中繼方式，其中放大轉發和解碼轉發是最基本的兩種方式。放大轉發方式中，中繼節點將在第一階段接收到的受到噪聲污染的信號進行線性放大后再轉發給目的節點。放大轉發方式可以獲得滿分集階數，其主要缺點在于中繼節點放大信號的同時也將噪聲一同放大，造成噪聲累積現象。解碼轉發方式中，中繼節點收到源節點發送的信號后，先譯碼再轉發，因此可以避免噪聲累積現象。解碼轉發方式不能獲得滿分集階數，當中繼節點譯碼錯誤時會產生錯誤傳播[5]。

2性能評價標準

比較重要的協作通信系統的性能評價標準包括：信道容量、頻譜利用率、分集階數、復用增益、能量增益、中斷概率、錯誤概率以及協作通信的代價等[9]。

2.1信道容量：當用戶間的信道質量較好時，通過協作可以顯著提高系統的信道容量，但如果用戶間的信道質量變差，則協作的系統容量將逐漸趨近于非協作的情況。

2.2頻譜利用率：頻譜利用率指單位頻帶內的信息速率。通過協作，可以提高系統的頻譜利用率。

2.3分集階數：系統的分集階數d的定義如下：這里SNR為接收端的平均信噪比，Pe為系統的平均誤比特率。

2.4復用增益：復用增益r的定義如下：這里R為系統的頻譜利用率。

2.5能量增益：協作通信系統中用戶的能量增益定義為其中，PD和PCO分別為達到特定通信質量要求，采取直接傳輸方式和協作方式所需的發射功率。

2.6中斷概率和錯誤概率：研究表明，協作通信可以大大降低系統的中斷概率和錯誤概率。

2.7協作通信的代價：協作通信系統的性能提高是需要付出一定代價的，比如系統復雜度的增加、協作建立過程中額外占用的資源、協作造成的時延等。上述幾個性能指標相互關聯，是協作通信系統性能在不同方面的具體體現。

3結束語

協作通信技術被提出之后受到了廣泛的關注，它為未來移動通信實現更高傳輸速率和更好服務質量提供了一種有價值的參考方案，具有廣泛的應用前景。

作者：韓宇輝王亓劉海洋吳佳男任壯付青偉單位：哈爾濱理工大學測控技術與通信工程學院