解碼轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)同通信系統(tǒng)中的中繼選擇策略研究及其性能分析.pdf

1、協(xié)同通信領(lǐng)域已有的研究表明，就單次協(xié)同傳輸過程而言，參與協(xié)同的中繼節(jié)點(diǎn)并不是越多越好，如何精準(zhǔn)的從眾多候選中繼節(jié)點(diǎn)中選擇最佳的一個(gè)或多個(gè)中繼參與傳輸決定了協(xié)同通信系統(tǒng)的可靠性和能量效率，因而中繼選擇技術(shù)成為協(xié)同通信走向?qū)嵱没年P(guān)鍵技術(shù)之一，同時(shí)解碼轉(zhuǎn)發(fā)(Decode-and-Forward, DF)具有實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單應(yīng)用靈活的優(yōu)點(diǎn)，因此本文基于解碼轉(zhuǎn)發(fā)的協(xié)同中繼傳輸系統(tǒng)對(duì)不同情況下的中繼選擇性能進(jìn)行了分析并且研究了實(shí)用的中繼選擇方案，主要研究

2、內(nèi)容和成果如下：
　　1．針對(duì)中繼節(jié)點(diǎn)采用固定解碼轉(zhuǎn)發(fā)(Fixed Decode-and-Forward, FDF)方式的正交頻分復(fù)用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM)協(xié)同中繼傳輸系統(tǒng)，當(dāng)直傳鏈路存在時(shí)，提出了一種由目的節(jié)點(diǎn)根據(jù)等效信道容量進(jìn)行中繼選擇的機(jī)會(huì)中繼合并策略。首先，研究了將機(jī)會(huì)中繼信號(hào)與直傳鏈路信號(hào)在目的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行最大比合并的中繼選擇方案。然后，推導(dǎo)了該方

3、案的系統(tǒng)中斷概率。最后，研究結(jié)果表明該方案可以使系統(tǒng)性能得到進(jìn)一步提高，其性能優(yōu)于不考慮直傳鏈路時(shí)的機(jī)會(huì)中繼系統(tǒng)。
　　2.針對(duì)中繼節(jié)點(diǎn)采用選擇解碼轉(zhuǎn)發(fā)(Selective Decode-and-Forward, SDF)方式的單載波協(xié)同機(jī)會(huì)中繼傳輸系統(tǒng)，研究了直傳鏈路存在情況下目的節(jié)點(diǎn)將機(jī)會(huì)中繼信號(hào)與直傳鏈路信號(hào)進(jìn)行最大比合并時(shí)的系統(tǒng)性能。首先，分析了三種選擇解碼轉(zhuǎn)發(fā)中繼選擇實(shí)現(xiàn)方案。然后，推導(dǎo)了三種方案的系統(tǒng)中斷概率并且利用夾

4、逼準(zhǔn)則得到了系統(tǒng)的分集增益。最后，理論推導(dǎo)和仿真結(jié)果表明中繼節(jié)點(diǎn)采用選擇解碼轉(zhuǎn)發(fā)方式的系統(tǒng)性能明顯優(yōu)于固定解碼轉(zhuǎn)發(fā)方式，同時(shí)對(duì)于存在直傳鏈路的中繼系統(tǒng)而言，采用將機(jī)會(huì)中繼轉(zhuǎn)發(fā)信號(hào)和直傳鏈路信號(hào)進(jìn)行最大比合并的方式可以進(jìn)一步提高系統(tǒng)的性能；
　　3.針對(duì)FDF-OFDM協(xié)同傳輸系統(tǒng)，研究了非理想信道信息獲取情況下進(jìn)行中繼選擇時(shí)系統(tǒng)的性能。首先，建立了信道誤差模型，分析得到了非理想信道信息情況下系統(tǒng)的信噪比。然后，采用數(shù)學(xué)歸納法得到了

5、非理想信道信息獲取情況下的比特加載(Bit Loading, BL)和等比特分配(Equal Bit Allocation, EBA)兩種OFDM協(xié)同中繼傳輸策略的中斷概率。最后，仿真結(jié)果驗(yàn)證了理論分析，研究表明信道信息獲取的準(zhǔn)確性和可靠性嚴(yán)重影響了中繼選擇系統(tǒng)的性能表現(xiàn)。
　　4.針對(duì)一個(gè)典型的1-N-1分布式SDF協(xié)同中繼網(wǎng)絡(luò)，提出了一種基于信道信息輔助的中繼選擇方案。首先，詳細(xì)分析了影響準(zhǔn)確獲取信道信息的因素，表明了合理利用