增量中继基于增量中继与机会中继的协同通信的matlab仿真

Posted 2022-06-17 fpga和matlab

1.软件版本

matlab2013b

2.系统描述

        在近年来提出的协同通信方案中，机会中继(OR,Opportunistic Relaying)是比较合理和可行的一种方案。它是一种分布式的单中继方案，其独特之处在于各中间节点根据其与源节点和目的节
点之间的信道状况自行设置倒计时，通过竞争找出最佳的节点作为中继节点。它在保持了单中继方案的简单、易于实现的优点的同时达到了多中继方案的分集阶数，且在中继节点的选择上付出的代价最小。解码中继（DF，Decode and Forward）策略的OR方案Opportunistic DF（ODF）的中断概率。利用目的节点的反馈，仅在直接传输（DT，Direct Transmission）不成功时才由中继节点进行重传。这样，重传的次数大大减少，频谱效率得到有效提高。OR与IR相结合的方案——Incremental Opportunistic Decode and Forward（IODF），中继节点对于源节点的信息采用DF策略，中继节点的选择类似于OR，由各中间节点根据其与目的节点之间的信道状况设置倒计时，通过竞争分布式地完成。

        DF模式的基本原理:中继节点R直接将收到的来自源节点S的信号ys,r进行解调译码，并通过某种方式校验译码是否正确，如果错误则中继不再发送该信号，如果正确，则将该信号重新编码调制，然后转发给目的节点D（基站）。在编码过程中，可以选择与源节点一样的编码方案，或者采取不同的编码方式。

       所谓的机会中继DF，其重要特点突出的是机会中继，机会中继的基本含义为：即通过统计瞬时信噪比，获得最大瞬时信噪比的中继路径作为我们的转发路径。

        IODF模式，即增量中继和机会中继的DF模式，基本含义为：当直接模式中断的时候，启动机会中继策略进行传输,根据上面的原理，我们进行仿真.

3.部分源码

clc;
clear;
close all;
warning off;
pack;
addpath 'func\\'
Snr_1        = 0;   
Snr_2        = 20;
%信号功率 
Power_signal = 0.1; 
Monte_Times  = 1000;   
M            = 4; %QPSK调制 
N            = 1e3;%仿真bit数
%产生信号源
Signal       = randint(1,N,M);
Signal_mod   = modulate(modem.pskmod(M),Signal);
Index        = 0;    
B            = 2;
for SNR_dB=Snr_1:Snr_2
    SNR_dB
 	Index = Index+1;   
	ERR   = 0; 
    for Times = 0:Monte_Times
        RandStream.setDefaultStream(RandStream('mt19937ar','seed',Times));
        %产生信道
        %Source and Destination
        H_sd         = func_Rayleigh_Channel(1);    
        %节点1信道
        H_sr1        = func_Rayleigh_Channel(1);  
        H_rd1        = func_Rayleigh_Channel(1);  
        %节点2信道
        H_sr2        = func_Rayleigh_Channel(1);  
        H_rd2        = func_Rayleigh_Channel(1);  
        %节点3信道
        H_sr3        = func_Rayleigh_Channel(1);  
        H_rd3        = func_Rayleigh_Channel(1);  
        %节点4信道
        H_sr4        = func_Rayleigh_Channel(1);  
        H_rd4        = func_Rayleigh_Channel(1); 
        
        sig           = 10^(SNR_dB/10);
        Power_Signals = Power_signal;   
        Power_Niose   = Power_Signals / sig;  
        %直接模式下不通过中继节点直接进行传输
        Y_S2D   = awgn(sqrt(Power_Signals)*H_sd*Signal_mod,SNR_dB);	
        %DT,当DT失败的时候，启动中继
        y_ODFs  = demodulate(modem.pskdemod(M),H_sd'*Y_S2D);
        %判断是否接受成功
        T       = func_check(Signal,y_ODFs);
        if T < 1;%接受成功
            y_ODF = y_ODFs;
        else%接收不成功，启动中继
            Y_S2R1 = awgn(sqrt(Power_Signals)*H_sr1*Signal_mod,SNR_dB);	
            Y_S2R2 = awgn(sqrt(Power_Signals)*H_sr2*Signal_mod,SNR_dB);	
            Y_S2R3 = awgn(sqrt(Power_Signals)*H_sr3*Signal_mod,SNR_dB);	
            Y_S2R4 = awgn(sqrt(Power_Signals)*H_sr4*Signal_mod,SNR_dB);
            Y_S2R  = [Y_S2R1;Y_S2R2;Y_S2R3;Y_S2R4];

            H_sr   = [H_sr1 H_sr2 H_sr3 H_sr4];
            H_rd   = [H_rd1 H_rd2 H_rd3 H_rd4];
            %选瞬时信噪比最大的座位转发中继
            R1     = SNR_dB*(abs(H_sr1))^2;
            R2     = SNR_dB*(abs(H_sr2))^2;
            R3     = SNR_dB*(abs(H_sr3))^2;
            R4     = SNR_dB*(abs(H_sr4))^2;
            R      = [R1 R2 R3 R4];
            [V,I]  = max(R);
            Y_S2RO = Y_S2R(I,:);
            H_rdO  = H_rd(I);
            H_srO  = H_sr(I);
            %ODF
            x_ODF         = func_ODF(M,Y_S2RO,Signal);
            y_rd          = awgn( sqrt(2)*H_rdO * x_ODF, SNR_dB);

            y_combine_ODF = func_MRC(H_sd,H_rdO,Power_Signals,Power_Niose,Y_S2D,y_rd);
            y_ODF         = demodulate(modem.pskdemod(M),y_combine_ODF); 
            H             = abs(H_srO)*abs(H_rdO);
        end
        %计算速率
        Rs(Times+1) = 0.5*B*log2(abs(H*sig)/10+1); 
    end
	Rate(Index)      = mean(Rs);		
end

SNR_dB = Snr_1:1:Snr_2;
figure;
plot(SNR_dB,Rate,'r-o');
grid on;
ylabel('Rate');
xlabel('SNR(dB)');
axis([Snr_1,Snr_2,0,6]);
save IODF4.mat SNR_dB Rate

4.仿真结论

 

 

4.参考文献

[1]陈俊晟, 王建新. 一种基于增量中继与机会中继的协同通信方案[J]. 移动通信, 2009(18):4.A01-65