协作复用：迈向多天线中继网络中的更高频谱效率

先前关于协作通信的工作主要集中于此类技术的分集增益。本文则考虑协作通信的复用增益。首先，给出了多天线中继网络中传输速率与中断概率之间基本权衡的新解释。由此可知，在全双工多天线中继网络中，可以在任何有限信噪比下获得复用增益。因此，中继不仅可以提供更强的链路可靠性，还可以提供更高的频谱效率。具体而言，本文应用了解码转发协议，并考虑了具有一个源节点、一个目的节点和多个中继节点的网络。还考虑了中继处的接收功率增益，该增益捕捉了网络的大尺度衰落特性。结果表明，对于任何有限信噪比值，该功率增益都会显著影响系统的分集-复用权衡。提出了几种中继协议，并证明在给定的信噪比和中继接收功率增益下，这些协议提供的中断概率几乎与源节点和中继节点的发射天线共置时相同。因此，如果目的节点的天线数多于源节点，则可以获得比直接链路更高的复用增益。本文中的大部分分析适用于任意信道衰落统计特性。这些结果将中继网络视为一种提供更高频谱效率而非仅链路可靠性的手段。