AF協(xié)作通信系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)選擇和功率分配問(wèn)題的研究.pdf

1、隨著無(wú)線通信技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對(duì)無(wú)線通信的服務(wù)質(zhì)量要求日益提高，無(wú)線通信正朝著高速率、高可靠性、低功耗和大覆蓋范圍的方向發(fā)展。分集技術(shù)，可以有效地對(duì)抗無(wú)線信道中存在的多徑衰落和信道干擾，成為提高通信傳輸質(zhì)量的重要技術(shù)。MIMO通過(guò)在發(fā)送端或接收端設(shè)置多個(gè)天線，可以獲得空間分集，受到了廣泛的關(guān)注。但是受到體積、尺寸、成本和功耗等諸多方面的限制，很多情況下無(wú)法在終端安裝多個(gè)天線，因而提出了協(xié)作分集技術(shù)。該技術(shù)通過(guò)單天線終端設(shè)備之間彼此共享

2、天線進(jìn)行協(xié)作，形成一種虛擬MIMo系統(tǒng)，從而獲得空間分集增益。協(xié)作通信技術(shù)可以擴(kuò)大系統(tǒng)的覆蓋范圍，改善通信質(zhì)量，降低發(fā)送功耗，同時(shí)具有廣闊的應(yīng)用前景，比如可以應(yīng)用于蜂窩網(wǎng)、Ad hoc、WLAN和WSN等。
　　 本文首先從分集合并技術(shù)入手，介紹協(xié)作分集的概念和基本原理，分析協(xié)作通信中的三種基本協(xié)議，對(duì)各協(xié)議的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了比較，并簡(jiǎn)要介紹了解決協(xié)作通信系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)選擇和功率分配問(wèn)題的一般思路。然后基于放大前傳(AF)協(xié)作協(xié)議，重點(diǎn)

3、研究分析了瞬時(shí)信道信息下協(xié)作通信系統(tǒng)中的節(jié)點(diǎn)選擇和功率分配問(wèn)題。針對(duì)不同的系統(tǒng)模型，給出了節(jié)點(diǎn)選擇算法和功率分配方案，并通過(guò)仿真實(shí)現(xiàn)，對(duì)比分析說(shuō)明提出的方法可以有效地改善系統(tǒng)的性能，對(duì)協(xié)作通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)具有一定的指導(dǎo)意義。
　　 根據(jù)選擇的中繼節(jié)點(diǎn)數(shù)目，將節(jié)點(diǎn)選擇問(wèn)題分為單中繼和多中繼節(jié)點(diǎn)選擇。以單中繼節(jié)點(diǎn)選擇為研究基礎(chǔ)，給出三種選擇方案，并對(duì)比他們的效果，以系統(tǒng)的BER性能為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，說(shuō)明節(jié)點(diǎn)選擇對(duì)系統(tǒng)性能的改善情況。針對(duì)多中

4、繼節(jié)點(diǎn)選擇提出一種簡(jiǎn)單的迭代選擇算法，該算法利用接收信噪比的特點(diǎn)，選擇近似最佳的中繼節(jié)點(diǎn)參與協(xié)作通信，具有較低的復(fù)雜度，可以有效地改善系統(tǒng)的BER性能。然后提出一種結(jié)合空時(shí)編碼和節(jié)點(diǎn)選擇的AF協(xié)作方案，利用空時(shí)編碼和節(jié)點(diǎn)選擇的優(yōu)點(diǎn)，非常有效地改善了系統(tǒng)的性能。
　　 根據(jù)用戶節(jié)點(diǎn)、中繼節(jié)點(diǎn)的數(shù)目不同，給出了AF協(xié)作通信系統(tǒng)的三種模型：?jiǎn)斡脩魡沃欣^、單用戶多中繼和多用戶多中繼協(xié)作通信系統(tǒng)。以單用戶單中繼的情況為入手點(diǎn)，討論了功率分

5、配方案的設(shè)計(jì)，重點(diǎn)研究另外兩個(gè)模型下的功率分配問(wèn)題。針對(duì)單用戶多中繼系統(tǒng)提出了一種基于節(jié)點(diǎn)選擇的功率分配方案，算法簡(jiǎn)單易行，效果明顯；針對(duì)多用戶多中繼系統(tǒng)，從中繼總功耗和用戶間公平性角度考慮，提出了兩種凸優(yōu)化形式的功率分配方案：基于最小化中繼總功率的功率分配方案和基于最大化最小信噪比的功率分配方案?；舅枷胧?，在保證每個(gè)用戶傳輸質(zhì)量的前提下，降低中繼總功耗；在中繼總功率一定的條件下，平衡用戶之間的服務(wù)質(zhì)量差別?？梢杂行У乇ＷC每個(gè)用戶服務(wù)