双跳中继新探：硬件损伤下的性能极限
信息论
2014-05-02 v2 math.IT
摘要
物理收发信机存在硬件损伤，会产生失真，从而降低通信系统性能。中继领域的绝大多数技术贡献都忽略了硬件损伤，因而假设硬件是理想的。这种近似在低速率系统中是合理的，但在分析未来高速率系统时可能导致极具误导性的结果。本文量化了硬件损伤对双跳中继的影响，涵盖放大转发与解码转发两种协议。在这些实际场景中，中断概率（OP）是有效端到端信噪失真比（SNDR）的函数。本文推导了精确及渐近中断概率的新的闭式表达式，其中考虑了信源、中继和信宿处的硬件损伤。本文还对遍历容量进行了类似分析，得出了新的上界。我们假设两跳均经历独立但非同分布的 Nakagami-m 衰落。本文证实，在低速率下性能损失较小，但在其他情况下可能非常显著。特别地，本文证明，在高信噪比（SNR）下，端到端 SNDR 收敛于一个确定性常数，我们称之为 SNDR 天花板，该常数与损伤水平成反比。这与理想硬件情形形成鲜明对比，在理想硬件情形中，端到端 SNDR 在高 SNR 区域无限增长。最后，我们为选择满足实际中继系统要求的硬件提供了基本设计指南。
引用
@article{arxiv.1311.2634,
title = {A New Look at Dual-Hop Relaying: Performance Limits with Hardware Impairments},
author = {Emil Björnson and Michail Matthaiou and Mérouane Debbah},
journal= {arXiv preprint arXiv:1311.2634},
year = {2014}
}
备注
Published in IEEE Transactions on Communications, 14 pages, 8 figures. The results can be reproduced using the following Matlab code: https://github.com/emilbjornson/new-look-at-relaying