基于認知環(huán)境的多中繼系統(tǒng)性能研究.pdf

1、無線信號的傳輸需要頻譜作為媒介，然而，隨著對無線資源需求的與日俱增，可利用的所有頻段幾乎沒有了，另外由于頻譜分配的不合理性，使得頻譜已經(jīng)變成一種稀缺資源。認知無線電技術被提出后在一定程度上緩解了這種危機，該技術能讓次級用戶使用被授予頻帶的主用戶沒有正在使用的頻帶進行信息傳送，前提是不能對主用戶造成任何有害的影響。一旦主用戶要求使用這段頻帶，次級用戶應該立即終止其信息傳輸進程。這樣，頻譜的使用效率在一定的程度上得到了提高。
　　認知

2、環(huán)境下，多個中繼間的相互協(xié)作不僅可以提高信號的傳輸質(zhì)量，而且可以擴大信號的傳輸范圍。因此，多中繼系統(tǒng)一直是無線領域的一個熱點，而中繼選擇系統(tǒng)和多跳網(wǎng)絡又是其中的典型，近年來一直備受關注。在中繼選擇系統(tǒng)和多跳網(wǎng)絡的研究中，通信系統(tǒng)的性能是我們必須要關注的首要問題，系統(tǒng)性能的好壞將直接關系到信號的傳輸質(zhì)量。判斷一個系統(tǒng)性能好壞的主要性能指標包括中斷概率、誤碼率以及信道容量。而三者中最重要的指標是系統(tǒng)的中斷概率。近年來，雖然有許多文獻研究過相

3、關內(nèi)容，然而，現(xiàn)有文獻或只考慮像瑞利和萊斯這樣特殊的衰落環(huán)境，或是忽略了通信系統(tǒng)中直射信道對系統(tǒng)性能的影響?；谏鲜隹紤]，本文對多中繼系統(tǒng)的性能進行了研究，主要工作如下：
　　1.針對DF協(xié)議，研究了含有直射信道的中繼選擇系統(tǒng)，并對該系統(tǒng)的性能進行了分析。這個兩跳的系統(tǒng)采用半雙工模式，并且信源及各個中繼均安裝單個天線。同時，在信宿采用選擇合并的接收方案來接收信號。另外，在獨立非同一分布的瑞利衰落環(huán)境下推導出了中斷概率的準確表達式以

4、及高信噪下的漸進表達式，并通過蒙特卡洛模擬仿真驗證了理論分析結(jié)果的正確性。結(jié)果表明，本文得到的表達式能對一些重要系統(tǒng)參數(shù)對系統(tǒng)的影響給出一定的估測，高信噪比時這種有效性體現(xiàn)的更加明顯。
　　2.針對一種中繼選擇方案，本文在獨立非同一分布的 Nakagami-m衰落環(huán)境下考察了中繼數(shù)目和系統(tǒng)衰落參數(shù)對認知AF系統(tǒng)性能的影響。在主接收用戶能夠忍受的發(fā)送功率下，分別計算出了中斷概率的上邊界表達式以及高信噪比時的漸進表達式。最后，通過蒙特

5、卡洛模擬仿真驗證了理論分析結(jié)果的正確性。結(jié)果顯示，本文表達式對Nakagami-m衰落環(huán)境下系統(tǒng)性能的估計提供了一定的參考。同時，當系統(tǒng)中繼個數(shù)固定時，分析了系統(tǒng)的分集增益和編碼增益。
　　3.基于DF協(xié)議，在獨立非同一分布的Nakagami-m信道環(huán)境下，對一個多跳的認知協(xié)作通信系統(tǒng)的中斷概率性能做了分析。該系統(tǒng)受到主用戶能承受干擾功率限制的同時還受到次級系統(tǒng)最大發(fā)射功率的約束。通過對系統(tǒng)進行深入的性能分析，得出了中斷概率的準確