【正文】 源和N個中繼。系統(tǒng)的協(xié)作增益為 ()到目前為止，除了SER之外，我們沒有考慮將帶寬效率作為決定性能的另外一個重要因子。增加中繼個數(shù)會降低系統(tǒng)的BW效率，因為源只利用了總的可用自由度的一部分來發(fā)射信息。在系統(tǒng)分集增益和BW效率之間存在一個折中，因為高的分集增益通常意味著利用可用自由度去發(fā)送更多的相同信號的副本，這就降低了系統(tǒng)的BW效率。協(xié)作中繼越多，采用的星座就越大。在直接傳輸?shù)那闆r下，BPSK作為達到帶寬效率為1比特每信道利用的一個基準。當采用N=1個中繼時，使用QPSK；當采用N=2個中繼時，使用8PSK；當采用N=3個中繼時，使用16QAM。在前面所述的情況中，達到的BW效率為1比特每信道利用。BER分別隨每比特SNR變化。結(jié)果顯示，低SNR時，由于BW效率隨著中繼個數(shù)的增加而降低，因而少的中繼個數(shù)反而帶來好的性能。另外一個重要的思考是，在相同帶寬效率下，協(xié)作分集的性能與沒有中繼的時間分集的性能相比是怎樣的。例如，若目標分集增益為N+1，則協(xié)作需要N個中繼，而在時間分集方案中，源簡單地在連續(xù)N+1個時隙重復(fù)發(fā)送信息。兩個因素可以導(dǎo)致協(xié)作的性能優(yōu)于時間分集。首先，如果考慮傳播路徑衰落，式（）的協(xié)作分集的協(xié)作增益可以比時間分集的協(xié)作增益更高。這是因為中繼節(jié)點通常比源更接近于目的，這就導(dǎo)致中繼到目的的傳播衰落比源到目的的要小。由于所構(gòu)成的虛擬陣列具有分布式的特點，這個優(yōu)勢是協(xié)作所帶來的必然的增益，也正因為這個原因，則多跳通信具有更高的能量效率。第二個導(dǎo)致協(xié)作成為比時間分集更為吸引人的方案是因為網(wǎng)絡(luò)中不同節(jié)點之間的空間鏈路是獨立衰落的，同樣，所構(gòu)成的虛擬陣列的分布式的特點帶來了滿分集。然而在時間分集方案中，因為連續(xù)時隙之間可能存在時間相關(guān)性，因而不能保證滿分集。這一小節(jié)我們討論前面小節(jié)考慮的多節(jié)點協(xié)作場景下的最優(yōu)功率分配策略。式 推導(dǎo)的近似SNR公式是源和N個中繼之間功率分配的函數(shù)。對于固定的傳輸功率P，為了最小化SER，功率應(yīng)該在不同節(jié)點之間最優(yōu)分配。不同節(jié)點的功率分配的關(guān)系： ()上式不等式揭示了一個重要的概念；不同節(jié)點的功率是根據(jù)各節(jié)點接收到的信號質(zhì)量來分配的。我們參考節(jié)點接收到的信號副本的質(zhì)量來確定節(jié)點的可靠性，因此越可靠的節(jié)點分得的功率越大。為了進一步描述這個概念，將N+1個協(xié)作節(jié)點構(gòu)成一個虛擬的MIMO系統(tǒng)。這個虛擬陣列和傳統(tǒng)點對點MIMO系統(tǒng)的差別是，在這個虛擬陣列和傳統(tǒng)點對點系統(tǒng)中發(fā)射端的所有天線單元都處于同一個位置，因而所有天線單元可以獲得原始的信號。在虛擬陣列中，構(gòu)成陣列的天線單元并不處于相同地方，它們之間的信道是有噪聲的。源因為有原始的信號故為最可靠的節(jié)點，因此它應(yīng)該分得最多的功率。 一個線性網(wǎng)絡(luò)中，使得式 ()其中SER表達式最小額最優(yōu)功率分配為 （） 其中是通過求解得到的，是一個值為的常數(shù)。