张茜，仇润鹤*

解码转发全双工中继网络的能效谱效均衡

张茜1，2，仇润鹤1，2*

（1.东华大学 信息科学与技术学院，上海 201620； 2.数字化纺织服装技术教育部工程研究中心（东华大学），上海 201620）（ ∗ 通信作者电子邮箱1075225291@qq.com）

为优化解码转发（DF）全双工中继网络的能量效率（EE）与频谱效率（SE），提出一种DF全双工中继网络的EE和SE的均衡方法。在全双工中继网络中，首先，以提高网络的SE为目标来优化网络的EE，并结合求导和牛顿‒拉弗森方法得到中继的最优功率，进而给出目标函数的帕累托最优集；然后，通过加权标量法引入均衡因子，构建一个EE和SE的折中优化函数，通过归一化将EE最优化和SE最优化这一多目标优化问题转化为单目标的能量‒频谱效率的优化问题，并分析不同均衡因子下的EE、SE和折中优化的性能。仿真实验结果表明，相较于全双工‒最优功率方法、半双工‒最佳中继最优功率分配方法，所提方法的SE和EE在相同数据传输速率下更高；通过调整不同均衡因子，可以实现EE和SE的最优均衡与优化。

全双工；解码转发；能量效率；频谱效率；均衡因子

0 引言

随着无线通信技术的发展和通信规模的不断扩大，频谱利用率低和能量消耗过大等问题引起了学者的广泛关注。为合理提高频谱利用率和减少能量消耗，倡导绿色节能无线通信［1］。无线通信一般通过中继实现信息传输，放大转发和解码转发（Decode-and-Forward， DF）是两种常用的中继协议。一般情况下，当源节点到中继节点的链路信道质量足够好时，解码转发协议的通信性能优于放大转发协议；……