無線網(wǎng)絡(luò)中高頻譜效率協(xié)作通信技術(shù)研究.pdf

1、當終端由于尺寸、成本、功率或復(fù)雜度限制而不能安裝多個天線時，無線通信系統(tǒng)就無法采用多輸入多輸出技術(shù)來提供空間分集。這時，協(xié)作通信是一種極具吸引力的替代技術(shù)，它可以有效地獲取空間分集，從而對抗衰落，提高通信性能。然而，在協(xié)作通信中，協(xié)作轉(zhuǎn)發(fā)會導(dǎo)致系統(tǒng)頻譜效率下降。本論文就集中于研究無線網(wǎng)絡(luò)中具有高頻譜效率的協(xié)作通信技術(shù)。
　　 論文的主要研究成果總結(jié)如下：
　　 首先，提出了一種滿速率滿分集兩用戶放大轉(zhuǎn)發(fā)（AF）協(xié)作分集方

2、案。每個用戶將其接收到的信息經(jīng)過干擾相消處理后，疊加在自己的信息上進行發(fā)送，因而具有與直接傳輸方案相同的傳輸速率。還對功率分配方案進行了研究，并利用所提出功率分配方案的特點，提出了一種簡化譯碼算法，其復(fù)雜度可與LTW-AF方案（Laneman，Tse和Wornell提出的一種AF協(xié)作方案）的譯碼復(fù)雜度相比擬，只需要進行單符號的最大似然譯碼。該方案可以獲得滿分集增益，且性能明顯優(yōu)于LTW-AF方案。
　　 其次，提出了兩種高頻譜效

3、率的選擇譯碼轉(zhuǎn)發(fā)（SDF）協(xié)作分集方案。一種是基于轉(zhuǎn)發(fā)疊加符號的三用戶協(xié)作分集方案，每個用戶有兩個協(xié)作伙伴，并將所接收到的兩個伙伴的符號進行疊加，然后再轉(zhuǎn)發(fā)。另一種是基于信號空間分集技術(shù)的三用戶協(xié)作分集方案，每個用戶有兩個協(xié)作伙伴，并對接收到的伙伴符號以一定角度進行相位旋轉(zhuǎn)，然后同時轉(zhuǎn)發(fā)一個伙伴符號的實部及另一個伙伴符號的虛部，并且推導(dǎo)出了最佳的旋轉(zhuǎn)角度。對兩種方案的誤比特率性能及分集性能均進行了分析，同時還考慮了符號映射對系統(tǒng)誤比特率

4、的影響，并分別對采用8.PSK調(diào)制的這兩種方案各自設(shè)計出一種新的具有更好性能的符號映射。無論是相比于兩用戶LTW-SDF方案（Laneman，Tse和Wornell提出的一種SDF協(xié)作方案），還是三用戶LTW-SDF方案，這兩種新提出的方案都具有更好的性能。
　　 再次，對具有與直接傳輸方案相同傳輸速率的雙路徑中繼通信方案進行研究，并提出了改進的信號發(fā)送和接收檢測方案。在雙路徑中繼通信方案中，由于中繼節(jié)點在接收源信息時，會受到另

5、一個中繼節(jié)點所發(fā)送信號的干擾，這種中繼間信道干擾嚴重損壞雙路徑中繼通信系統(tǒng)的性能。針對基于AF協(xié)作的雙路徑中繼通信方案，提出在目的節(jié)點先進行干擾相消，消去以前接收到的信號及噪聲，然后進行最大后驗概率譯碼和迭代軟譯碼，以提高系統(tǒng)性能。針對基于譯碼轉(zhuǎn)發(fā)（DF）協(xié)作的雙路徑中繼通信方案，提出讓中繼節(jié)點互相交換部分信道狀態(tài)信息（CSI），并利用這些信息改進信號發(fā)射策略，讓中繼節(jié)點和源節(jié)點均對所發(fā)送的符號先進行相位旋轉(zhuǎn)，然后發(fā)送，從而提高中繼節(jié)點

6、的抗干擾能力，并推導(dǎo)出了最佳的旋轉(zhuǎn)角度，而且，中繼節(jié)點在互相交換部分CSI時，所需的額外操作負擔較小。
　　 最后，研究了伙伴選擇問題，通過伙伴選擇來提高多個用戶協(xié)作時系統(tǒng)的頻譜效率。證明了機會中繼方案在LTW-AF協(xié)作通信系統(tǒng)中是近似最佳的伙伴選擇方案，但在非LTW-AF協(xié)作通信系統(tǒng)中并非是最佳的。進而，將機會中繼方案與所提出的滿速率滿分集AF協(xié)作方式相結(jié)合，并進行改進，以最小化中斷概率為準則，推導(dǎo)出最佳的伙伴評估策略，從而設(shè)