無線中繼系統(tǒng)的功率分配與最優(yōu)中繼位置分布研究.pdf

1、多輸入多輸出(MIMO)技術(shù)可以在不增加系統(tǒng)帶寬的前提下顯著提高系統(tǒng)的傳輸速率和鏈路可靠性。然而，受尺寸、費(fèi)用及硬件的限制，很多無線設(shè)備無法安裝多根天線。近年來，中繼通信（也稱協(xié)作通信）成為一種高效的無線傳輸技術(shù)，它能夠通過單天線獲得多輸入多輸出系統(tǒng)的性能，并能顯著提高實(shí)際通信系統(tǒng)的覆蓋率和系統(tǒng)容量。因此本文對無線中繼系統(tǒng)的系統(tǒng)性能、功率分配和最優(yōu)中繼位置分布問題進(jìn)行了全面深入的研究。
　　 具體來說，論文工作包括以下四個(gè)部分：

2、
　　 （一）依次分析了Nakagami-m衰落信道下單支路中繼系統(tǒng)、三節(jié)點(diǎn)中繼系統(tǒng)和多支路中繼系統(tǒng)的性能。論文推導(dǎo)了譯碼前傳中繼系統(tǒng)和放大前傳中繼系統(tǒng)的中斷概率和誤碼率的閉合表達(dá)式，仿真結(jié)果表明譯碼前傳中繼系統(tǒng)和放大前傳中繼系統(tǒng)在高信噪比條件下性能十分接近。此外，論文分析了一個(gè)簡單的多用戶中繼系統(tǒng)的性能，通過仿真分析說明了不同Nakagami參數(shù)和不同用戶數(shù)目對系統(tǒng)性能的影響。
　　 （二）研究了無線中繼系統(tǒng)基于統(tǒng)計(jì)信

3、道信息的功率分配問題。利用拉格朗日乘子法，推導(dǎo)了不同網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)下無線中繼系統(tǒng)的最優(yōu)功率分配方案，并通過仿真與平均功率分配時(shí)的系統(tǒng)性能進(jìn)行了對比。此外，還分析了在最優(yōu)功率分配時(shí)，源節(jié)點(diǎn)分配到的功率占總功率的比例——即功率分配系數(shù)隨系統(tǒng)總功率和信道參數(shù)的變化情況。
　　 （三）研究了無線中繼系統(tǒng)的分布式功率分配問題。論文借鑒經(jīng)濟(jì)學(xué)中古諾博弈模型，將多支路中繼系統(tǒng)的功率分配問題歸納為一個(gè)古諾博弈問題，給出了一種分布式功率分配算法，并與集

4、中式功率分配算法進(jìn)行了仿真對比。論文給出的分布式功率算法可以使系統(tǒng)獲得與集中式功率分配算法相同的性能，而系統(tǒng)總功率增加不到10％。
　　 （四）研究了無線中繼系統(tǒng)的最優(yōu)中繼位置分布問題。理論推導(dǎo)和仿真都表明，當(dāng)單支路譯碼前傳中繼系統(tǒng)的兩跳信道參數(shù)相同且源節(jié)點(diǎn)和中繼節(jié)點(diǎn)等功率分配時(shí)，最優(yōu)中繼位置位于源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)連線的中點(diǎn)。采用放大前傳中繼協(xié)議及增加直傳支路對最優(yōu)中繼位置無影響。功率分配系數(shù)的變化及采用非對稱信道參數(shù)會改變最優(yōu)中