协同分集下AF与DF比较

在慢衰落信道中，协同分集是一种新的空间分集方式，其本质是利用分布用户的单天线形成一个虚拟的多天线系统，即形成虚拟MIMO。在其协同方式中，有AF模式和DF模式(编码协同是DF模式的一种特殊情况)。该文针对AF与DF两种基本协同方式进行了详细的比较，并在对称信道和非对称信道下进行了系统的仿真。理论分析和仿真结果表明：在相同的条件下，AF模式相对于DF模式有较大的优势是因为AF模式较DF模式有较大的阵列增益，虽然两者有相同的分集增益，但DF有更大的灵活性。
关 键 词 放大前传; 协同分集; 解码前传; 多用户信息论; 传感器网络

在无线移动通信中，由于经过信道的衰落使移动用户的性能受到严重影响。接收到独立信号的副本的分集技术是对抗衰落影响的有效方法。近年来，天线阵列和MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)技术因其在严重衰落情况下能够提高系统容量和更好的空间分集而受到广泛的重视[1]。但根据Lee模
型[2]，对无线衰落信道，手持终端的天线阵的最小间距是0.2λ，其中λ是载波的波长。因此在接收终端，由于体积、大小、硬件等的限制，不太可能适用多天线。协同分集能利用其他用户的单天线来形成发送用户的虚拟多天线，从而利用空间分集。文献[3-4]中提出了通过用户协同来增加系统容量，给出了Amplify (AF and Forward )和Decode (DF and Forward )两种协同方式。文献[5]提出了CC(Coded Cooperation)模式。所谓AF，就是指中继不对接收到的信号进行解调和解码，而是直接将收到的信号进行模拟处理后前传。而DF，就是中继先要对接收到的信号进行解调、解码(如果编码)和判决，然后将判决后的数据进行编码调制后再前传。CC模式是编码协同，是DF的一种特殊方式。Laneman证明了在AF方式下可以得到多阶分集，分集重数等于参与协同的用户数，并且提出了协同空时码，利用其他用户的天线形成Alamouti空时码。
AF与DF相比较，目前还没有相关文献给出一个具体的比较。相当多的人认为：DF比AF更优。理由是：DF对接收到的信息进行了判决，减少了中继节点噪声的影响。因此，本文认为有必要在理论和仿真上对AF与DF进行系统的比较。本文针对AF和DF模式进行了详细的比较并进行相应的理论推导，在对称信道和非对称信道下进行了系统的仿真，理论分析和仿真结果表明：在相同的条件下，AF模式相对于DF模式有较大的优势。