協(xié)作通信中增強中繼及分布式空時編碼技術(shù)研究.pdf

1、MIMO系統(tǒng)中單個終端安裝多天線受到終端尺寸，體積和功耗等的限制，而協(xié)作通信技術(shù)的出現(xiàn)解決了這一難題。協(xié)作分集技術(shù)通過利用空間中獨立分布的中繼節(jié)點構(gòu)成虛擬MIMO系統(tǒng)，從而獲得空間分集，近年來已經(jīng)成為無線通信領域新的研究熱點。單中繼協(xié)作協(xié)議主要有AF和DF協(xié)議，其中AF協(xié)議指中繼在收到源節(jié)點的信號后進行放大轉(zhuǎn)發(fā)，該協(xié)議簡單，系統(tǒng)復雜度低，但在放大噪聲的同時容易放大噪聲，帶來噪聲延播;DF協(xié)議是指中繼對接收到的源節(jié)點的信息進行譯碼，并判斷

2、譯碼正確與否，如果譯碼正確就向目的節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)譯碼后信息，系統(tǒng)能夠獲得較好的性能，但是對中繼要求較高，系統(tǒng)較復雜。Laneman在2004年提出了增強中繼的概念，和ARQ技術(shù)相結(jié)合，如果直傳鏈路失敗，則中繼進行協(xié)作轉(zhuǎn)發(fā)，目的節(jié)點結(jié)合信源直傳和中繼轉(zhuǎn)發(fā)的信號進行譯碼，如果直傳鏈路成功，則中繼退出協(xié)作。增強中繼技術(shù)通過結(jié)合ARQ技術(shù)進行跨層聯(lián)合優(yōu)化，提高了系統(tǒng)的頻譜利用率同時也獲得了理想的系統(tǒng)中斷性能。空時編碼是MIMO技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)，被引入

3、到協(xié)作通信中形成了分布式空時編碼，在多中繼協(xié)作場景中得到了廣泛應用。
　　 本文首先從協(xié)作通信的幾種應用場景出發(fā)，分析了三種常用的協(xié)作協(xié)議，并介紹了在本文中涉及的有關(guān)協(xié)作通信的幾種關(guān)鍵技術(shù)。根據(jù)節(jié)點間距離信息對中繼協(xié)議性能的影響，我們提出了基于距離信息的協(xié)議切換方案。對于三節(jié)點經(jīng)典模型，考慮路徑損耗因素，基于中斷概率最優(yōu)，通過理論推導和系統(tǒng)仿真得到臨界距離比值，利用該臨界距離值進行協(xié)議轉(zhuǎn)換，在降低系統(tǒng)復雜度的基礎上保持了系統(tǒng)較好

4、的中斷性能。對于兩中繼分布式STBC協(xié)作場景，我們分析了SNR和節(jié)點間距離對系統(tǒng)性能影響大小，設計了基于網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)的的協(xié)議轉(zhuǎn)換模式。
　　 接下來本論文提出了一種基于STBC兩用戶增強協(xié)作系統(tǒng)，該方案基于STBC和ARQ技術(shù)，并結(jié)合了基于距離信息的協(xié)議切換方案。通過判斷目的節(jié)點能否正確解碼兩用戶信息，構(gòu)成不同的協(xié)作場景:當目的節(jié)點接收兩用戶信息都錯誤時，在協(xié)作用戶處進行協(xié)議切換，依據(jù)節(jié)點間距離信息的不同，可以采用基于STBC-

5、IDF協(xié)議或STBC-IAF協(xié)議的協(xié)作傳輸方案;當目的節(jié)點接收其中一個用戶信息正確，另一個錯誤時，依據(jù)節(jié)點間距離信息的不同，可以采用基于IDF協(xié)議或IAF協(xié)議的協(xié)作傳輸方案。
　　 最后基于EO-STBC，提出了一種利用有限反饋信息的分布式多中繼空時編碼方案。該方案編碼方式靈活，對參與中繼的個數(shù)要求無固定限制，各個中繼有固定編碼規(guī)則，節(jié)點間無需通信。通過理論推導和分析，我們得到了該方案在高信噪比下的平均誤比特率表達式。此外，我們