خلاصه

مخابرات مشارکتی با استفاده از رله یک شیوه مناسب برای ارسال سیگنال با چندگانگی ارسال فضایی است. سیگنالهای ارسالی توسط گرههای یک شبکه با توجه به خاصیت پخشی محیط بیسیم میتوانند توسط سایر گرهها دریافت شوند، از اینرو بررسی شبکههای رله چند پرشی از اهمییت خاصی برخوردار است. مطالعات انجام شده تا کنون به محاسبه احتمال قطع بدون درنظرگرفتن اثر تداخل پرداخته اند. بدین منظور در این تحقیق برای محاسبه احتمال قطع در شبکه چندپرشی رله با محوشدگی رایلی، اثر تداخل جریان بالا که هر گره روی گرههای بعدی خود ایجاد تداخل میکند، نیز در نظرگرفته می شود.

کلمات کلیدی: شبکه رله، احتمال قطع،کانال تداخلی

۱٫ مقدمه

مخابرات مشارکتی جهشی بزرگ در شبکههای بیسیم باندپهن نسل آینده میباشد. در شبکههای غیرمشارکتی رایج گرهها برای دستیابی به منابع موجود (توان ارسالی و پهنای باند) با یکدیگر رقابت میکنند. اما بر خلاف آن در شبکههای مشارکتی هر گره علاوه بر ارسال داده خود به عنوان یک رله در ارسال دادهی دیگر گرهها نیز کمک میکند. مفاهیم مربوط به مخابرات مشارکتی در بسیاری از تحقیقات مورد مطالعه قرار گرفته است . ]۱-۲[

تاکنون تحقیقات زیادی پیرامون شبکههای چندپرشی صورت گرفته است که در آنها به محاسبه احتمال قطع سیستم۱، تخصیص بهینه توان و … پرداخته شده است. Boyd فرایند کنترل توان بهینه در یک سیستم مشارکتی با تداخل محدود، که دارای n فرستنده و n گیرنده میباشد، مورد بررسی قرار داد.]۳[ همچنین تخصیص توان بهینه در سیستم چندپرشی بدون تداخل بررسی شده است.]۴[ اما هیچ کدام از این تحقیقات اثر تداخل ناشی از سایر گرهها را در یک شبکه بررسی نکرده است. هدف ما بررسی شبکههای چندپرشی با درنظرگرفتن اثر تداخل می باشد.

با توجه به خاصیت پخشی محیط بیسیم، سیگنالهای ارسالی از مبدا در محیط پخش میشوند و علاوه بر این که توسط گره مقصد موردنظرکه میتواند رله میانی نیز باشد، دریافت میشوند و توسط سایر گرهها نیز قابل دسترسی هستند، ازاینرو مدل کردن تداخل در بررسی شبکههای چند پرشی قابل بررسی میباشد. در این مقاله به بررسی شبکههای رله چند پرشی با در نظرگرفتن اثر تداخل بین گرههای شبکه میپردازیم. تمامی لینکهای وارد شده به یک گره به جز لینک ماقبل آن را به عنوان لینک تداخل محسوب میکنیم. از آنجایی که در سیستم کدگشائئ و ارسال(۲(DF هر گره بعد از دریافت پیام آنرا

۱ Outage probability 2 Decode and Forward

دومین همایش ملی پژوهش های کاربردی در » مهندسی برق، مکانیک و مکاترونیک«
۲nd National Conference on Applied Researches in Electrical, Mechanical and Mechatronics Engineering

کدگشایی کرده و به گره بعدی ارسال می کند، پیامهای دریافت شده توسط گرههای بعدی همان پیام های کدگشائی شده گرههای ماقبل میباشند، در نتیجه میتوان اثر سیگنالهای تداخلی ناشی از گرههای بعدی را معلوم فرض کرد و اثر آنها را نادیده گرفت و تنها اثر تداخل گرههای قبلی را محسوب کرد.

از دیدگاه تئوری اطلاعات برای یک کانال با نرخ ارسال R و ضرائب کانال h، قطعی زمانی رخ میدهد که ظرفیت سیستم از نرخ ارسال کمتر باشد. همچنین به دلیل محوشدگی۳ چندمسیره، نسبت سیگنال به نویز (۴SNR) در مقصد میتواند به سرعت در زمان تغییر کند، و موجب قطع ارتباط شود. هر گاه نسبت سیگنال به نویز برای یکی از کاربران از سطح مورد نظر پایینتر باشد، قطعی در ارتباط رخ میدهد. در نتیجه فرم بسته احتمال قطع را برای سیستم با تداخل برای کانال رایلی محاسبه میکنیم.

سازماندهی این مقاله به قرار زیر است: در بخش ۲ سیستم به کاررفته در این مقاله را بیان می کنیم و به بیان مدل فیدینگ سیستم میپردازیم. در بخش ۳ شبکه چند پرشی را با اثر تداخل ناشی از سایر گرهها درنظر میگیریم و به محاسبه احتمال قطع در این سیستم میپردازیم. بخش ۴ شامل آزمایش های انجام شده و بررسی نتایج حاصل است. در بخش ۵ نتیجهگیری ارائه میشود.

۲٫ مدل سیستم

در شکل ۱ یک شبکه چند پرشی DF نشان داده شده که شامل مبدا و مقصد و مجموعهای از گرههای میانی است که رله نامیده میشوند، و مسیر چند

پرشی بین مبدا و مقصد را تشکیل میدهند. مجموعه گرهها همانند شکل شامل S = {s1, s2 , …, sN } میباشد که s1 گره مبدا و sN گره مقصد می-
باشد.

S4 h3,4
S3 h2,3

S2
SN-1 h1,2

hN 1,N S1

SN

Source

Destination

شکل :۱ شبکه چند پرشی خطی با در نظرگرفتن تداخل میان گره ها (خط چین مربوط به لینک های تداخل و خط ممتد مربوط به لینک های

اصلی)
در شبکه چند گامی شکل (۱ با داشتن K گام، (K=N-1( در بازهی زمانی k+1 ام، رله k+1ام، به تعداد l تداخل دریافت میکند، که بسته به تعداد گام-
ها این مقدار از ۰ تا K – 1 تغییرمیکند. تعداد تداخلها برای هر گره متفاوت است. رله سیگنال دریافتی را پردازش میکند و آن را به گره بعدی ارسال

میکند. سیگنال دریافتی در گره k+1 ام بهصورت زیر میباشد:

(۱) k- 1
htl ,tk+1 xl + wn xk + å yk + 1 =
pl pk htk , t k +1
l = 1

۳ fading 4 Signal to Noise Ratio

دومین همایش ملی پژوهش های کاربردی در » مهندسی برق، مکانیک و مکاترونیک«
۲nd National Conference on Applied Researches in Electrical, Mechanical and Mechatronics Engineering

ht ,t ضرائب کانال بین گره k و k+1 میباشد که اندازه این ضرائب دارای توزیع رایلی است. xk k k ۱

k ام میباشند. در جمله دوم سمت راست رابطه بالا pl توان گرههای تداخلی روی گره k+1 ام است.

سیگنال ارسالی از گره kام و pk توان ارسالی گره

ht ,t ضرائب کانال بین گرههای تداخلی و گره l k+1

k+1 ام میباشد.

wn

بیانگر نویز گوسی سفید جمعشونده در گره k+1 ام است که در تمام گیرندهها دارای توان مساوی و برابر با فرض میشود.