無(wú)線協(xié)同中繼技術(shù)及性能研究.pdf

1、未來(lái)無(wú)線移動(dòng)通信系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)傳輸速率、通信可靠性及有效性提出了更高的要求。分集技術(shù)是提高通信鏈路可靠性的有效方式，一般分為：空間分集、頻率分集和時(shí)間分集。由于移動(dòng)終端體積受限，無(wú)法利用多天線技術(shù)獲得空間分集增益。而協(xié)同中繼技術(shù)作為一種新的空間分集形式，能夠在不增加終端體積的情況下獲得空間分集增益，受到人們的普遍關(guān)注。協(xié)同中繼技術(shù)充分利用了無(wú)線電波的廣播特性，使無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)相互協(xié)作形成了虛擬的天線陣列來(lái)實(shí)現(xiàn)空間分集，提高了系統(tǒng)的抗衰落能

2、力及系統(tǒng)容量，成為未來(lái)寬帶無(wú)線通信系統(tǒng)物理層的關(guān)鍵性技術(shù)。協(xié)同中繼系統(tǒng)根據(jù)在中繼節(jié)點(diǎn)對(duì)接收信號(hào)的處理方式不同可以大致分為：放大中繼（AF）、解碼中繼（DF）及編碼協(xié)作（CC）。本論文主要針對(duì)兩跳放大中繼系統(tǒng)和解碼中繼系統(tǒng)的性能進(jìn)行全面分析，并對(duì)其中的分集技術(shù)及信道估計(jì)算法進(jìn)行深入的研究。本論文的主要工作及創(chuàng)新點(diǎn)包括以下內(nèi)容：
　　 第一，針對(duì)放大中繼系統(tǒng)，提出了一種新的性能分析方法，研究放大中繼在非對(duì)稱Nakagami-m衰落信

3、道下的各性能參數(shù)，包括固定增益中繼和可變?cè)鲆嬷欣^的總信噪比的概率密度函數(shù)（PDF）、固定增益中繼鏈路的矩母函數(shù)（MGF）、各階矩以及衰落總量（AoF），并推導(dǎo)出各性能參數(shù)的數(shù)學(xué)表達(dá)式。對(duì)于可變?cè)鲆嬷欣^鏈路，為了便于處理，我們利用概率密度函數(shù)的近似值推導(dǎo)出矩母函數(shù)、各階矩以及衰落總量的界。基于此，我們求得固定增益中繼鏈路平均符號(hào)錯(cuò)誤概率的準(zhǔn)確值及可變?cè)鲆嬷欣^鏈路平均符號(hào)錯(cuò)誤概率的近似值。推導(dǎo)出的理論結(jié)果通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真得到驗(yàn)證，為評(píng)價(jià)放大中

4、繼系統(tǒng)實(shí)際性能提供了重要的理論參考。
　　 第二，在解碼中繼系統(tǒng)中，研究了固定解碼中繼和選擇性解碼中繼在非對(duì)稱Nakagami-m衰落信道中的各性能參數(shù)包括總信噪比的概率密度函數(shù)、累積分布函數(shù)、中斷概率、瞬時(shí)總信噪比的各階矩、衰落總量及平均誤符號(hào)率。并推導(dǎo)出了各性能參數(shù)的閉式數(shù)學(xué)表達(dá)式，通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真驗(yàn)證了得到的理論結(jié)果。此外，我們還給出了多用戶情況下采用最大接收信噪比調(diào)度算法的系統(tǒng)中斷概率閉式表達(dá)式。這些性能參數(shù)從各個(gè)不同角度

5、描述了固定解碼和選擇性解碼中繼通信系統(tǒng)的性能，所推出的性能參數(shù)表達(dá)式均由容易處理的特殊函數(shù)組成，對(duì)評(píng)價(jià)解碼中繼系統(tǒng)的性能具有重要理論價(jià)值。
　　 第三，在移動(dòng)蜂窩通信系統(tǒng)中，基站配置多天線是可行的。在基站作為信源節(jié)點(diǎn)并且配置多天線的情況下，針對(duì)一個(gè)信源節(jié)點(diǎn)、多個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)、多個(gè)用戶的場(chǎng)景，采用了最大接收信噪比調(diào)度算法，研究了該場(chǎng)景下固定增益放大中繼和可變?cè)鲆娣糯笾欣^系統(tǒng)的中斷概率性能。并推導(dǎo)出固定增益放大中繼系統(tǒng)與可變?cè)鲆娣糯笾欣^