雙向協(xié)作通信系統(tǒng)的中繼選擇和能效研究.pdf

1、MIMO能大幅提升無(wú)線移動(dòng)通信系統(tǒng)容量，但實(shí)現(xiàn)MIMO的智能天線等技術(shù)復(fù)雜度高，價(jià)格昂貴，目前難以實(shí)用。協(xié)作通信則是提升無(wú)線移動(dòng)通信系統(tǒng)容量的另一種有效途徑，它在多用戶通信環(huán)境中，通過(guò)共享鄰近移動(dòng)通信用戶的天線來(lái)產(chǎn)生一種與MIMO等效的虛擬多天線輸入輸出通信系統(tǒng)環(huán)境，從而獲得相應(yīng)的空間分集，大幅提高無(wú)線移動(dòng)通信系統(tǒng)傳輸性能和容量。
　　目前協(xié)作通信作為下一代網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵技術(shù)已被廣泛研究，特別是在直傳鏈路狀況較差的情況下更能發(fā)揮作用

2、。本文研宄了具有更高頻譜效率的無(wú)線雙向中繼(Two-way relay)系統(tǒng)，探究了認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)中的雙向中繼的選擇。由于在實(shí)際無(wú)線通信系統(tǒng)中，各用戶節(jié)點(diǎn)都是由電池提供能源，頻繁的更換電池是不方便的，能效問(wèn)題被更多人關(guān)注，本文針對(duì)能效問(wèn)題也提出了一種新的高能效方案。本文的研究的主要工作如下：
　　1.論文簡(jiǎn)要闡述了協(xié)作通信的理論基礎(chǔ)知識(shí)，主要包括常見(jiàn)的協(xié)作分集技術(shù)，如時(shí)間分集、頻率分集和空間分集等，同時(shí)也分析了雙向和單向的AF和DF協(xié)議

3、，分析了通信性能指標(biāo)。
　　2.論文詳細(xì)分析了幾種已有的中繼選擇算法，針對(duì)基于信噪比和信道增益的雙向中繼選擇算法中繼系統(tǒng)總是采用協(xié)作傳輸，在一定程度上降低了系統(tǒng)自由度的利用率。基于此，本文創(chuàng)新點(diǎn)在于研究了“協(xié)同時(shí)機(jī)”的問(wèn)題，考慮了源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)之間的直接傳輸鏈路。通過(guò)對(duì)比中繼鏈路的信道增益以及直連鏈路的信道增益得出是否要進(jìn)行協(xié)同協(xié)作通信，當(dāng)中繼鏈路信道增益不如直連鏈路的情況時(shí)，單獨(dú)采取直連鏈路進(jìn)行傳輸；否則通過(guò)中繼算法選擇出來(lái)的

4、最佳中繼鏈路進(jìn)行協(xié)同通信，以有效增加信息的總速率。仿真表明進(jìn)該改進(jìn)方案的優(yōu)越性，總速率優(yōu)于其他中繼方案。
　　3.在完成頻譜感知的認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)中，通過(guò)對(duì)最佳中繼的選擇，研究次用戶處于功率的限制下通過(guò)合理的功率分配所能達(dá)到的系統(tǒng)最大總速率。提出了以系統(tǒng)平均總速率為上界目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)功率分配(OPA)方案，通過(guò)對(duì)引入中繼和未引入中繼進(jìn)行分析，得出最優(yōu)的系統(tǒng)平均總速率，并且引入拉格朗日進(jìn)行凸優(yōu)化并進(jìn)行仿真，仿真結(jié)果總速率同樣得到提升。

5、>　　4.本文的系統(tǒng)模型是基礎(chǔ)的雙向協(xié)作傳輸模型，在考慮非理想發(fā)射機(jī)以及動(dòng)態(tài)的電路功耗的基礎(chǔ)上，通過(guò)分析直連鏈路(DT)以及雙向協(xié)作鏈路(TWRT)的能效，得出了并不總是是協(xié)作鏈路的能效最優(yōu)；所以在此推導(dǎo)下，得出存在傳統(tǒng)的兩種方案能效相等的門限速率節(jié)點(diǎn)(Rth)，通過(guò)二分法求解出此門限值，進(jìn)而提出一種高能效的自適應(yīng)方案，這個(gè)方案以最大能效為基礎(chǔ)進(jìn)行模式轉(zhuǎn)換，然后根據(jù)系統(tǒng)對(duì)速率R的需求變化來(lái)自適應(yīng)的選擇傳輸模式，進(jìn)而進(jìn)一步提高能效。仿真表