中继辅助下行蜂窝系统的能效协作策略：第一部分 理论框架

本文探讨了认知能力对多中继协助基站传输的下行蜂窝系统能效的影响。该问题的研究动机源于中继辅助方案在移动网络（如 LTE-A）中的实际重要性，其中中继间的协作有望大幅提高系统能效。我们研究了基站功耗与中继节点的协作及认知水平之间的基本权衡。通过将相同消息分发至多个中继，基站虽消耗更多功率，但实现了中继间的协作，从而使中继到目的地的传输成为多用户认知信道。中继间的协作允许通过干扰管理和相干合并增益来降低从中继到最终用户的传输功率。即使在部分或单向发射机协作的情况下（例如认知干扰信道和带有认知中继的干扰信道等认知信道），这些增益依然存在。因此，我们致力于确定中继处的最佳协作水平，以便在计入因认知而减少的功率后，实现最小的总功耗。相关的实际设计实例和数值模拟将在 companion 论文（第二部分）中给出。