多天線(xiàn)終端協(xié)作式MIMO系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、在無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)中,多徑傳播所引起的信號(hào)衰落嚴(yán)重影響了傳輸?shù)馁|(zhì)量,并極大限制了系統(tǒng)的容量。多天線(xiàn)分集技術(shù)是一種可以有效對(duì)抗衰落的方法,然而由于體積、功耗以及硬件復(fù)雜性等方面的限制,一些通信系統(tǒng)的移動(dòng)終端很難配置多個(gè)天線(xiàn)。在這種背景下,協(xié)作分集技術(shù)被提出并得到了日益廣泛的關(guān)注。
　　協(xié)作分集在一些文獻(xiàn)中也稱(chēng)為協(xié)作式 MIMO,是一種新的空域分集方式,使具有單天線(xiàn)的移動(dòng)終端通過(guò)共享彼此的天線(xiàn)也可以獲得分集的效果。由于移動(dòng)終端間的距離通常

2、遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于數(shù)倍的波長(zhǎng),信道間的相關(guān)性大大降低,從而可以使信道容量最大化。然而,移動(dòng)終端的多天線(xiàn)化是發(fā)展的必然趨勢(shì),在多天線(xiàn)終端的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中仍然存在協(xié)作問(wèn)題,具有多天線(xiàn)終端的協(xié)作式 MIMO可使系統(tǒng)性能得到進(jìn)一步的提升。本文圍繞采用解碼轉(zhuǎn)發(fā)方式的多天終端協(xié)作式MIMO,對(duì)其協(xié)作方法、功率分配、協(xié)作伙伴選擇等問(wèn)題進(jìn)行了研究。
　　研究了多天線(xiàn)終端協(xié)作式MIMO的協(xié)作方法,提出了兩種適用于不同情況的自適應(yīng)協(xié)作算法。在對(duì)采用解碼轉(zhuǎn)發(fā)方式的多

3、天線(xiàn)終端協(xié)作 MIMO誤比特率性能進(jìn)行詳細(xì)分析的基礎(chǔ)上，給出了協(xié)作方式誤比特率性能優(yōu)于非協(xié)作方式時(shí)各個(gè)鏈路瞬時(shí)信噪比所需要滿(mǎn)足的條件。對(duì)于網(wǎng)絡(luò)中通信量較小,空閑信道資源較多的情況,可以采用最小化誤比特率的自適應(yīng)協(xié)作算法,根據(jù)各個(gè)鏈路的實(shí)時(shí)信噪比選擇直接傳輸模式或解碼轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)作模式,使系統(tǒng)的誤比特率最小,同時(shí)消耗的能量和占用的信道資源相對(duì)于一般的協(xié)作方式也較少。對(duì)于網(wǎng)絡(luò)中通信量較大,空閑信道資源較少的情況,可以采用最小化占用信道資源的自適應(yīng)

4、協(xié)作算法,在滿(mǎn)足一定誤比特率要求的前提下,優(yōu)先選擇直接傳輸模式,從而大大減少了消耗的能量和占用的信道資源,并降低了系統(tǒng)的中斷概率。
　　對(duì)多天線(xiàn)終端協(xié)作式 MIMO的功率分配方法進(jìn)行了研究,提出了基于黃金分割迭代的功率優(yōu)化分配算法以及兩種簡(jiǎn)化的功率分配算法。這幾種算法將最小化能量消耗作為優(yōu)化目標(biāo),滿(mǎn)足系統(tǒng)一定誤比特率要求的前提下,根據(jù)各個(gè)鏈路的實(shí)時(shí)信噪比,在源節(jié)點(diǎn)與中繼節(jié)點(diǎn)間動(dòng)態(tài)地進(jìn)行功率分配,使系統(tǒng)總的發(fā)射功率最小,即能量增益最

5、大?；邳S金分割迭代的功率優(yōu)化分配算法可以通過(guò)迭代使包含功率分配系數(shù)最優(yōu)解的區(qū)間逐漸縮小,從而可以獲得滿(mǎn)足一定精度要求的最優(yōu)解;而兩種簡(jiǎn)化功率分配算法分別通過(guò)設(shè)置協(xié)作門(mén)限、縮小初始區(qū)間以及直接利用最優(yōu)功率分配系數(shù)近似值公式等方法,使計(jì)算的復(fù)雜度大大降低,也可以獲得與基于黃金分割迭代的功率優(yōu)化分配算法相近的能量增益。
　　對(duì)多天線(xiàn)終端協(xié)作式MIMO系統(tǒng)的協(xié)作伙伴選擇方法進(jìn)行了研究。在比較經(jīng)典的最差鏈路優(yōu)先算法的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn),提出了