基于粒子群算法的兩跳MIMO-OFDM中繼通信系統(tǒng)功率分配.pdf

1、人們對(duì)自由通信的渴望促進(jìn)了無線通信網(wǎng)絡(luò)的迅速發(fā)展。隨著無線通信技術(shù)的快速發(fā)展,目前存在的主要矛盾就是當(dāng)前的通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與通信技術(shù)越來越難以滿足日益增長(zhǎng)的用戶數(shù)以及人們對(duì)通信服務(wù)質(zhì)量要求的不斷提高。在現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和通信方案的基礎(chǔ)上,將中繼通信技術(shù)集成到傳統(tǒng)的蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò),以現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)為基礎(chǔ),構(gòu)建新的高效、低成本的蜂窩網(wǎng)絡(luò),滿足未來通信網(wǎng)絡(luò)高容量、高速率和廣覆蓋需求,進(jìn)一步提高無線通信系統(tǒng)傳輸性能,是最有應(yīng)用前途的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方案。關(guān)

2、于無線中繼系統(tǒng)的研究也因此蓬勃發(fā)展起來,已被用于Ad hoc/sensor網(wǎng)絡(luò)和無線mesh網(wǎng)絡(luò),同時(shí)也是B3G/4G系統(tǒng)的重要研究?jī)?nèi)容,其中中繼通信系統(tǒng)的資源分配則更是重中之重。多輸入多輸出(MIMO)技術(shù)在不增加帶寬和天線發(fā)送功率的情況下,頻譜利用率可以成倍地提高,提高信道的容量,同時(shí)也可以提高信道的可靠性,降低誤碼率。正交頻分復(fù)用(OFDM)能夠?qū)剐诺赖亩鄰叫?yīng)并消除符號(hào)間干擾(ISI),有效地對(duì)抗寬帶通信中無線信道的頻率選擇性

3、衰落,已被認(rèn)為是寬帶高速數(shù)據(jù)傳輸重點(diǎn)采用的關(guān)鍵技術(shù),而這兩者的結(jié)合MIMO-OFDM技術(shù)將在未來的寬帶無線通信系統(tǒng)中成為B3G/4G系統(tǒng)的主流。
　　 為了在有限的資源限制下進(jìn)一步提高傳輸速率,從鏈路層對(duì)無線資源進(jìn)行優(yōu)化分配有著極其重大的現(xiàn)實(shí)意義。不同于傳統(tǒng)的單跳網(wǎng)絡(luò),無線中繼系統(tǒng)的資源優(yōu)化分配必須結(jié)合鏈路多跳特性,對(duì)資源在各跳之間進(jìn)行合理配置。尤其功率分配對(duì)于中繼通信系統(tǒng)非常重要,在一個(gè)含有中繼的無線網(wǎng)絡(luò)通信中,傳統(tǒng)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通

4、信模式已經(jīng)不存在了,取而代之的是一個(gè)更加復(fù)雜的多跳并行傳輸鏈路。發(fā)送功率的優(yōu)化問題就不僅僅是基站能量的優(yōu)化,它還牽涉到源節(jié)點(diǎn)與中繼節(jié)點(diǎn)之間的能量?jī)?yōu)化。在這樣一個(gè)系統(tǒng)中,每一跳的傳輸性能都將直接影響到鏈路的整體性能。目前,中繼系統(tǒng)的功率分配問題開始得到關(guān)注,有文獻(xiàn)進(jìn)行了初步的研究,但都作了一定近似或者帶有某些前提條件而未提供最優(yōu)的功率分配方案。本文在深入研究了當(dāng)前中繼通信系統(tǒng)資源分配算法的基礎(chǔ)上,以兩跳MIMO-OFDM中繼通信系統(tǒng)為研究

5、背景,研究了放大轉(zhuǎn)發(fā)(AF)方式兩跳MIMO-OFDM中繼通信系統(tǒng)的功率分配策略,每一跳傳輸采用奇異值分解,將多載波上的MIMO信道轉(zhuǎn)化為多個(gè)獨(dú)立子通道,在中繼端功率受限的條件下,提出最大化系統(tǒng)容量的最優(yōu)功率分配問題,其中源節(jié)點(diǎn)和中繼節(jié)點(diǎn)能夠在多個(gè)子通道上進(jìn)行聯(lián)合功率分配。利用粒子群算法參數(shù)少、收斂速度快、全局尋優(yōu)能力強(qiáng)等特點(diǎn),較好地解決了MIMO-OFDM中繼系統(tǒng)的容量上限問題。仿真結(jié)果表明,在同等條件下,本文提出的改進(jìn)的粒子群算法能