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、費用及硬件的限制，很多無線設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，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行了全面深入的研究。
　　 具體來說，論文工作包括以下四個部分：

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)點中繼系統(tǒng)和多支路中繼系統(tǒng)的性能。論文推導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式，仿真結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參數和不同用戶數目對系統(tǒng)性能的影響。
　　 （二）研究了無線中繼系統(tǒng)基于統(tǒng)計信

3、道信息的功率分配問題。利用拉格朗日乘子法，推導了不同網絡結構下無線中繼系統(tǒng)的最優(yōu)功率分配方案，并通過仿真與平均功率分配時的系統(tǒng)性能進行了對比。此外，還分析了在最優(yōu)功率分配時，源節(jié)點分配到的功率占總功率的比例——即功率分配系數隨系統(tǒng)總功率和信道參數的變化情況。
　　 （三）研究了無線中繼系統(tǒng)的分布式功率分配問題。論文借鑒經濟學中古諾博弈模型，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。理論推導和仿真都表明，當單支路譯碼前傳中繼系統(tǒng)的兩跳信道參數相同且源節(jié)點和中繼節(jié)點等功率分配時，最優(yōu)中繼位置位于源節(jié)點和目的節(jié)點連線的中點。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。功率分配系數的變化及采用非對稱信道參數會改變最優(yōu)中