協(xié)作中繼系統(tǒng)中天線選擇機(jī)制的能效研究.pdf

1、協(xié)作多輸入多輸出(Multiple-Input Multiple-Output，MIMO)系統(tǒng)具有MIMO技術(shù)和協(xié)作技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，利用空間分集增益可以有效抑制多徑衰落提升系統(tǒng)容量，提高通信信噪比，降低系統(tǒng)傳輸功耗，從而提升系統(tǒng)能效。然而在實(shí)際應(yīng)用中，由于活躍節(jié)點(diǎn)和天線數(shù)目的增加，系統(tǒng)總體的電路功耗也隨之增加，能效的提升受到了限制。
　　本文首先介紹了MIMO系統(tǒng)的信道模型，通過(guò)公式推導(dǎo)和仿真闡述了分集特性，以及其對(duì)系統(tǒng)容量和中斷概率

2、等特性的影響。接著介紹了一些典型的協(xié)作通信模型，通過(guò)協(xié)作可以有效改善信道衰落所造成的通信中斷問(wèn)題。
　　然后本文研究了一個(gè)單中繼協(xié)作MIMO系統(tǒng)，中繼采用增量解碼轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議(incremental decode-and-forward，IDF)，關(guān)注了中繼節(jié)點(diǎn)的天線選擇的能效問(wèn)題，采用了能效更優(yōu)的協(xié)作模型，全面分析了中繼天線選擇策略，分析對(duì)比單輸入單輸出(simple input simple output，SISO)中繼系統(tǒng)和MI

3、MO中繼系統(tǒng)的中斷概率、吞吐量和能效等系統(tǒng)指標(biāo)。在發(fā)送端天線選擇(transmit antenna selection，TAS)策略下，天線可以根據(jù)接收節(jié)點(diǎn)反饋選擇天線TASD或者中繼節(jié)點(diǎn)的反饋來(lái)選擇天線TASR，本文通過(guò)公式推導(dǎo)和計(jì)算機(jī)仿真對(duì)比分析了兩種策略的吞吐量和能效關(guān)系，結(jié)果表明一般TASD性能更佳。中繼采用半雙工通信模式，在接收信號(hào)時(shí)可以采用選擇合并(switch and stay combining，SSC)策略或者最大比合

4、并(maximal ratio combining，MRC)策略，在轉(zhuǎn)發(fā)信號(hào)時(shí)可以采用天線選擇(TAS)策略或者波束成型(transmit beamforming，TBF)策略。本文在發(fā)送節(jié)點(diǎn)采用TASD，接收節(jié)點(diǎn)采用SSC策略下，分析對(duì)比了中繼的不同工作模式下的能效問(wèn)題，并得出不同策略下系統(tǒng)的中斷概率和能效表達(dá)式。仿真結(jié)果表明，中繼采用MRC+TBF通常情況下具有最大的吞吐量，并且在遠(yuǎn)距通信時(shí)具有能效優(yōu)勢(shì)，而中繼采用SSC+TAS更適