面向硬件损伤的多跳无线中继统一框架

中继通过减轻接收信号上的衰落效应，扩大了无线通信系统的覆盖面积并提高了可靠性。此类系统中的多数技术贡献假设理想硬件（ID），忽略了收发器的非理想性，包括相位噪声、同相/正交失配以及高功率放大器非线性。这些非理想性通过引起相位变化和幅度衰减，对接收信号产生失真。随着传输频率升高，无线通信系统性能的由此产生的恶化进一步加剧。本文中，我们基于通用 H-衰落模型，研究硬件损伤（HI）在使用放大转发（AF）与解码转发（DF）中继技术的通用多跳中继系统上的总体影响。H-衰落模型涵盖自由空间光、射频、毫米波、太赫兹与水下衰落模型。中断概率、误比特概率与遍历容量的闭式表达式以 H-函数形式导出。在高信噪比（SNR）下进行渐近分析后，以在总 HI 水平受限下寻找最优 HI 水平为目标，构建了实际优化问题。针对作为 H-衰落特例的 Nakagami-m 衰落信道，导出了 AF 与 DF 中继技术的解析解。总体瞬时信噪失真比在高 SNR 下被证明会达到上限，该上限与所有跳收发器的 HI 水平成反比，而与 ID 情形相反。