Đây là một mô hình khá tổng quát. Xem như có M thiết bịđầu cuối có tín hiệu thông tin liên quan nhau ωi,j ,… tiếng nói, âm nhạc, hình ảnh, dữ liệu nhị phân. Mỗi thiết bịđầu cuối truyền một tín hiệu biểu diễn bởi xi và tín hiệu nhận được biểu diễn yj. Dưới đây là sơđồ khối của mô hình.
Hình 3.1: Sơđồ khối hệ thống mạng vô tuyến với bốn thiết bị đầu cuối.
Đểđơn giản chúng xem như có 3 nút mạng là nút nguồn (s), nút chuyển tiếp (r), nút đích (d). s có Ns anten, r có Nr anten và d có Nd anten. Từ kết quả này có thể
tổng quát hóa cho trường hợp nhiều nút chuyển tiếp. Nút chuyển tiếp hoạt động ở
hai pha: pha nghe và pha truyền, khi nghe thì không truyền, khi truyền thì không nghe.
Giả sử nút nguồn truyền một trong 2nR tin nhắn trên n kênh đến nút đích. Vì nút chuyển tiếp ở gần nút nguồn nên sau n1 mẫu từ kênh truyền đủ giải mã chính xác tin nhắn (con sốđó do chính nút chuyển tiếp tự xác định mà nút nguồn không biết).
Sau khi giải mã tin nhắn, nó xử lý để truyền phần còn lại n−n1 để làm tăng hiệu
quả việc nhận tin nhắn của nút đích. Nút đích giả sử là nhận n1 trước khi cố gắng giải mã tin nhắn, như một sự lựa chọn, nếu giá trị của n1 bị cưỡng bức là một số bội số nguyên của chu kỳ cơ bản n0(n0 ~ n ) và nút đích có thể ước lượng n1 chính xác bằng phương pháp dò công suất. Chúng ta xem như pha đầu tiên của việc truyền
1
n là pha lắng nghe, trong khi truyền n−n1 mẫu cuối cùng là pha cộng tác.
Giả sử rằng tất cả các kênh truyền đều có nhiễu Gaussian trắng cộng sinh với hiện tượng fading Rayliegh.
X, U là những vectơ cột tương ứng biểu diễn sự truyền từ nguồn và từ nút chuyển tiếp. Y, Z là tin nhắn nhận được tại nút chuyển tiếp và nút đích.
Trong suốt khoảng pha lắng nghe chúng ta có:
Z sX N H Z = + Y rU N H Y = + Z
N và NY là những vectơ cột của hàm xác suất thống kê độc lập phức AWGN với phương sai ½ trên mỗi hàng . HS là ma trận fading giữa nút nguồn và nút đích.
Y
H là ma trận fading giữa nút nguồn và nút chuyển tiếp. Trong suốt khoảng truyền hợp tác, chúng ta có :
T T T Z C X U N H
Z = [ , ] +
Chúng ta giả sử nút nguồn không biết về những ma trận Hrvà Hc(và do đó cả
ma trận Hscũng vậy). Tương tự, nút chuyển tiếp không biết về ma trận Hc nhưng giả sử biết ma trận Hr, cuối cùng, nút đích thì biết ma trận Hc. Bỏ qua mất mát nói chung, chúng ta giả sử tất cả các anten phát một đơn vị công suất trung bình trong suốt pha truyền của chúng và những anten nhận có một đơn vị công suất nhiễu Gaussian. Trong phần giao thức truyền ở dưới đây chúng ta sẽ tìm hiểu kỹ hơn mô hình này. Giới thiệu thêm một số cấu trúc mạng hợp tác khác, như hình 3.3:
Với (a) là kênh chuyển tiếp cổ điển có thể truyền trực tiếp khi nút chuyển tiếp bị
loại bỏ, (b) là kênh chuyển tiếp song song, (c) là kênh đa truy cập có chuyển tiếp, (d) là kênh quảng bá có chuyển tiếp, (e) là kênh giao thoa chuyển tiếp.