AF協定DF協定對通信性能的影響分析

clear all;

SINRO=0.1,T=10^21,k=1.38*10^(-23),refer=0.4,B=10^6,noise=10^(-6),N=50,Pp=10,rr=1.5*10^6;%基本元素的設定，此處的refer值得是第二時隙次使用者發送自身信号和主使用者信号的功率比，如ps1=（1-refer）ps，ps2=refer*ps

%設定各種信道的信道衰落

K=1,M=15;%規定信道矩陣的大小

V1=10^(-1)/sqrt(3.14/2);%瑞利信道的參數，注意這裡不是平均值

V2=10^(-2)/sqrt(3.14/2);

H=15;%Hb表示整個系統程式循環的次數

W=ones(H,N);%每一橫排表示一次循環的速率值，不同的縱坐标表示不同的信噪比下系統的速率值

W1=ones(H,N);%case 3 r df模式

W2=ones(H,N);%af模式

Pout=ones(H,N);%case 2 pout

Pout1=ones(H,N);%case 3 pout df模式

Pout2=ones(H,N);%af模式

Gss=random('rayleigh',10^(-1)/sqrt(3.14/2),K,M);%次使用者發送端到次使用者接收端的信道增益

Gpss=random('rayleigh',10^(-1)/sqrt(3.14/2),K,M);%主使用者發送端到次使用者發送端的信道增益

Gpp=random('rayleigh',10^(-2)/sqrt(3.14/2),K,M);%主使用者發送端到主使用者接收端的信道增益

Gsp=random('rayleigh',10^(-1)/sqrt(3.14/2),K,M);%次使用者發送端到主使用者接收端的信道增益

Gpssd=random('rayleigh',10^(-2)/sqrt(3.14/2),K,M);%主使用者發送端到次使用者接收端的信道增益

for j=1:1:H

%設定橫坐标的範圍

SNR=linspace(-10,30,N); %橫坐标為信噪比[-10,30]db,SNR=Gss*ps2/(B*noise)

snr=ones(size(SNR)); %snr為信噪比的瓦特表示

for i=1:1:N %SNR到snr的轉換

snr(i)=10^(SNR(i)/10);

end%橫坐标是次使用者接收端的信噪比

%帶入公式仿真

%第二種情形的系統速率和中斷機率

a=snr.*B*noise;%a=Gss*ps2

ps2=a./Gss(j);

for i=1:1:N

if Gsp(j)*ps2(i)<=T*k*B

ps1(i)=ps2(i)/refer*(1-refer);

rs(i)=B*log2(1+a(i)/(B*noise+Gss(j)*ps1(i)));%rs=B*log2(1+a/b),a=Gss*ps2,b=B*noise+Gss*ps1

temp(i)=ps2(i)/(2^(rr/B)-1);

temp1(i)=-((B^2)*(noise^2))/(2*((temp(i)-ps1(i))^2)*(V1^2));

pout(i)=1-exp(temp1(i));

else

p2o(i)=T*k*B/Gsp(j);%次使用者發送自身信号的邊界功率

p1o(i)=p2o(i)/refer*(1-refer);

rs(i)=B*log2(1+Gss(j)*p2o(i)/(B*noise+Gss(j)*p1o(i)));

temp(i)=p2o(i)/(2^(rr/B)-1);

temp1(i)=-((B^2)*(noise^2))/(2*((temp(i)-p1o(i))^2)*(V1^2));

pout(i)=1-exp(temp1(i));

end

for i=1:1:N

W(j,i)=rs(i);

Pout(j,i)=pout(i);

end

%rs2=ones(size(rs));

%rs2=rs;%把情形二下的速率值付給rs2

%第三種情形的系統速率

a=snr.*B*noise;%a=Gss*ps2

ps2=a./Gss(j);

for i=1:1:N

if Gsp(j)*ps2(i)<=T*k*B %滿足對主使用者的影響小于特定值

ps1(i)=ps2(i)/refer*(1-refer);

if a(i)/(Pp*Gpssd(j)+B*noise+Gss(j)*ps1(i))>=SINRO%滿足次使用者的最小通信要求

rs3(i)=B*log2(1+a(i)/(Pp*Gpssd(j)+B*noise+Gss(j)*ps1(i)));%隻有同時滿足兩個條件才能用這個表達式表達。

c=B*log2(1+Gpss(j)*Pp/(B*noise));

d1=1+Gpp(j)*Pp/(B*noise);

d2(i)=Gsp(j)*ps1(i)/(B*noise+Gsp(j)*ps2(i));

e= ps1(i)*Pp*Gpss(j)*Gsp(j)/(B*noise+Pp*Gpss(j));

e1=B*noise*(1+ps1(i)*Gsp(j)/(B*noise+Pp*Gpss(j)))+ps2(i)*Gsp(j);

d3(i)=e/e1;

d(i)=B*log2(d1+d2(i));%df模式

rp(i)=min(c,d(i));

r(i)=rs3(i)+rp(i);

da(i)=B*log2(d1+d3(i));%af模式

rpa(i)=min(c,da(i));

ra(i)=rs3(i)+rpa(i);

% 首先得是df模式主使用者的中斷機率

if c<d(i)%如果較小的是前者，則主使用者的中斷機率是一個常數如下

temp4=1;

temp2=(2^(rr/B)-temp4)^2;

temp3=-(temp2*(B^2)*(noise^2))/(2*(Pp^2)*(V1^2));

else

temp4=1+Gsp(j)*ps1(i)/(B*noise+Gsp(j)*ps2(i));

temp2=(2^(rr/B)-temp4)^2;

temp3=-(temp2*(B^2)*(noise^2))/(2*(Pp^2)*(V2^2));

end

%df主使用者的中斷機率

poutp(i)=1-exp(temp3);

%然後是af模式主使用者的中斷機率

if c<da(i)%如果較小的是前者，則主使用者的中斷機率是一個常數如下

temp41=1;

temp21=(2^(rr/B)-temp41)^2;

temp31=-(temp21*(B^2)*(noise^2))/(2*(Pp^2)*(V1^2));

else

temp41=1+d3(i);

temp21=(2^(rr/B)-temp41)^2;

temp31=-(temp21*(B^2)*(noise^2))/(2*(Pp^2)*(V2^2));

end

%af主使用者的中斷機率

poutpa(i)=1-exp(temp31);

%接下來是次使用者的中斷機率

temp(i)=ps2(i)/(2^(rr/B)-1);

temp1(i)=-((Pp*Gpssd(j)+B*noise)^2)/(2*((temp(i)-ps1(i))^2)*(V1^2));

pout(i)=1-exp(temp1(i));

%系統的中斷機率

poutsys(i)=pout(i)*poutp(i);

poutsysa(i)=pout(i)*poutpa(i);

else%不滿足次使用者的最小通信要求，即ps2(i)的值太小了

rs3(i)=B*log2(1+SINRO);

refer1=1/refer-1;

ps22=B*noise*SINRO/(Gss(j)*(1-refer1*SINRO));%邊界功率值

ps11=ps22/refer*(1-refer);

c=B*log2(1+Gpss(j)*Pp/(B*noise));

d1=1+Gpp(j)*Pp/(B*noise);

d2=Gsp(j)*ps11/(B*noise+Gsp(j)*ps22);

e= ps11*Pp*Gpss(j)*Gsp(j)/(B*noise+Pp*Gpss(j));

e1=B*noise*(1+ps11*Gsp(j)/(B*noise+Pp*Gpss(j)))+ps22*Gsp(j);

d3(i)=e/e1;

%df模式

d=B*log2(d1+d2);

rp(i)=min(c,d);

r(i)=rs3(i)+rp(i);

%af模式

da(i)=B*log2(d1+d3(i));

rpa(i)=min(c,da(i));

ra(i)=rs3(i)+rpa(i);

%df模式主使用者的中斷機率

if c<d%如果較小的是前者，則主使用者的中斷機率是一個常數如下

temp4=1;

temp2=(2^(rr/B)-temp4)^2;

temp3=-(temp2*(B^2)*(noise^2))/(2*(Pp^2)*(V1^2));

else

temp4=1+Gsp(j)*ps11/(B*noise+Gsp(j)*ps22);

temp2=(2^(rr/B)-temp4)^2;

temp3=-(temp2*(B^2)*(noise^2))/(2*(Pp^2)*(V2^2));

end

%主使用者的中斷機率

poutp(i)=1-exp(temp3);

%然後是af模式主使用者的中斷機率

if c<da(i)%如果較小的是前者，則主使用者的中斷機率是一個常數如下

temp41=1;

temp21=(2^(rr/B)-temp41)^2;

temp31=-(temp21*(B^2)*(noise^2))/(2*(Pp^2)*(V1^2));

else

temp41=1+d3(i);

temp21=(2^(rr/B)-temp41)^2;

temp31=-(temp21*(B^2)*(noise^2))/(2*(Pp^2)*(V2^2));

end

%af主使用者的中斷機率

poutpa(i)=1-exp(temp31);

%接下來是次使用者的中斷機率

temp(i)=ps22/(2^(rr/B)-1);

temp1(i)=-((Pp*Gpssd(j)+B*noise)^2)/(2*((temp(i)-ps11)^2)*(V1^2));

pout(i)=1-exp(temp1(i));

%系統的中斷機率

poutsys(i)=pout(i)*poutp(i);

poutsysa(i)=pout(i)*poutpa(i);

end

else%不滿足對主使用者的影響小于特定值，即ps2（i）的值太大了

p2oo(i)=T*k*B/Gsp(j);%次使用者發送自身信号的邊界功率

p1oo(i)=p2oo(i)/refer*(1-refer);

rs3(i)=B*log2(1+Gss(j)*p2oo(i)/(Pp*Gpssd(j)+B*noise+Gss(j)*p1oo(i)));

c=B*log2(1+Gpss(j)*Pp/(B*noise));

d1=1+Gpp(j)*Pp/(B*noise);

d2(i)=Gsp(j)*p1oo(i)/(B*noise+Gsp(j)*p2oo(i));

e= p1oo(i)*Pp*Gpss(j)*Gsp(j)/(B*noise+Pp*Gpss(j));

e1=B*noise*(1+p1oo(i)*Gsp(j)/(B*noise+Pp*Gpss(j)))+p2oo(i)*Gsp(j);

d3(i)=e/e1;

%df模式

d(i)=B*log2(d1+d2(i));

rp(i)=min(c,d(i));

r(i)=rs3(i)+rp(i);

%af模式

da(i)=B*log2(d1+d3(i));

rpa(i)=min(c,da(i));

ra(i)=rs3(i)+rpa(i);

%df模式主使用者中斷機率

if c<d(i)%如果較小的是前者，則主使用者的中斷機率是一個常數如下

temp4=1;

temp2=(2^(rr/B)-temp4)^2;

temp3=-(temp2*(B^2)*(noise^2))/(2*(Pp^2)*(V1^2));

else

temp4=1+Gsp(j)*p1oo(i)/(B*noise+Gsp(j)*p2oo(i));

temp2=(2^(rr/B)-temp4)^2;

temp3=-(temp2*(B^2)*(noise^2))/(2*(Pp^2)*(V2^2));

end

%主使用者的中斷機率

poutp(i)=1-exp(temp3);

%af模式主使用者中斷機率

if c<da(i)%如果較小的是前者，則主使用者的中斷機率是一個常數如下

temp41=1;

temp21=(2^(rr/B)-temp41)^2;

temp31=-(temp21*(B^2)*(noise^2))/(2*(Pp^2)*(V1^2));

else

temp41=1+d3(i);

temp21=(2^(rr/B)-temp41)^2;

temp31=-(temp21*(B^2)*(noise^2))/(2*(Pp^2)*(V2^2));

end

%主使用者的中斷機率

poutpa(i)=1-exp(temp31);

%接下來是次使用者的中斷機率

temp(i)=p2oo(i)/(2^(rr/B)-1);

temp1(i)=-((Pp*Gpssd(j)+B*noise)^2)/(2*((temp(i)-p1oo(i))^2)*(V1^2));

pout(i)=1-exp(temp1(i));

%系統的中斷機率

poutsys(i)=pout(i)*poutp(i);

poutsysa(i)=pout(i)*poutpa(i);

end

for i=1:1:N

W1(j,i)=r(i);%df模式下系統的容量

W2(j,i)=ra(i);%af模式下系統的容量

Pout1(j,i)=poutsys(i);%df模式下系統的中斷機率

Pout2(j,i)=poutsysa(i);%af模式下系統的中斷機率

end

end%大循環的結束

for i=1:1:N

r2(i)=mean(W(1:1:H,i));%H次循環的平均值

r3(i)=mean(W1(1:1:H,i));

r3a(i)=mean(W2(1:1:H,i));

Pou(i)=mean(Pout(1:1:H,i));

Pou1(i)=mean(Pout1(1:1:H,i));

Pou1a(i)=mean(Pout2(1:1:H,i));

end

plot(SNR,r2,'o',SNR,r3,'.',SNR,r3a,':');

AF協定DF協定對通信性能的影響分析

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