基于網(wǎng)絡(luò)編碼的中繼協(xié)作傳輸技術(shù)研究.pdf

1、作為一種新型的無(wú)線通信傳輸技術(shù)，中繼協(xié)作通信具備中繼傳輸和協(xié)作分集的綜合優(yōu)勢(shì)。相較于傳統(tǒng)小區(qū)的通信網(wǎng)絡(luò)而言，中繼協(xié)作通信的引入能夠獲得多天線以及多跳傳輸?shù)男阅茉鲆娑恍枰~外地增加收發(fā)天線的數(shù)量。通過(guò)中繼協(xié)作傳輸?shù)姆绞?，協(xié)作通信系統(tǒng)中的通信實(shí)體可以共享有限的頻率或者時(shí)隙資源來(lái)提高系統(tǒng)傳輸?shù)男屎蜔o(wú)線資源的利用率，這對(duì)于提高未來(lái)無(wú)線通信的頻譜效率也有極大的幫助。
　　網(wǎng)絡(luò)編碼是一種新型的網(wǎng)絡(luò)通信的設(shè)計(jì)范式。在單天線或者多天線的中繼協(xié)

2、作通信系統(tǒng)中引入網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)，特別是模擬網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)，并允許除源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)之外的特定中間節(jié)點(diǎn)對(duì)接收到的多條數(shù)據(jù)流信息做一定處理，進(jìn)而再傳送到目的節(jié)點(diǎn)。這不僅可以大大地減少協(xié)作網(wǎng)絡(luò)中實(shí)際傳送的數(shù)據(jù)量，而且有效地提升整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的吞吐量性能?；诰W(wǎng)絡(luò)編碼的中繼協(xié)作傳輸能夠有效地克服多個(gè)數(shù)據(jù)流之間的干擾，可以獲得更大的分集增益，信息傳輸?shù)陌踩院涂煽啃砸矊?huì)有很大的提升。
　　本文主要研究了基于模擬網(wǎng)絡(luò)編碼的中繼協(xié)作傳輸系統(tǒng)中發(fā)射節(jié)點(diǎn)間

3、的聯(lián)合功率優(yōu)化分配問(wèn)題和最優(yōu)中繼波束賦形問(wèn)題?；谡J(rèn)知網(wǎng)絡(luò)的中繼協(xié)作傳輸是目前協(xié)作通信技術(shù)應(yīng)用比較廣泛的領(lǐng)域，因此本文著重針對(duì)認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的認(rèn)知基站和單認(rèn)知中繼節(jié)點(diǎn)的場(chǎng)景中發(fā)射節(jié)點(diǎn)間聯(lián)合功率優(yōu)化的問(wèn)題進(jìn)行詳細(xì)的研究，并且進(jìn)一步地考慮多天線中繼波束賦形技術(shù)，在更實(shí)際的并行傳輸網(wǎng)絡(luò)中考慮中繼功率受限下的最優(yōu)波束賦形問(wèn)題。
　　首先，針對(duì)中繼協(xié)作傳輸?shù)囊环N重要應(yīng)用場(chǎng)景，即認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)中的半雙工中繼協(xié)作傳輸，對(duì)認(rèn)知中繼和認(rèn)知基站的聯(lián)合功率分配進(jìn)

4、行了數(shù)學(xué)推導(dǎo)，重點(diǎn)分析了在完美信道信息條件下二者的聯(lián)合功率分配算法。在很多實(shí)際的場(chǎng)景當(dāng)中，只有部分統(tǒng)計(jì)信道信息是可以獲取的，本部分進(jìn)一步從主網(wǎng)絡(luò)用戶的中斷概率需要滿足一定約束條件這一角度出發(fā)，建立了相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，并且給出了具體的功率優(yōu)化分配的求解算法。
　　其次，針對(duì)半雙工中繼傳輸當(dāng)中可能存在的資源浪費(fèi)，效率低下的現(xiàn)象，從提升時(shí)隙效率和資源利用率的角度出發(fā)，本節(jié)著重研究了一個(gè)認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)中的基于網(wǎng)絡(luò)編碼的中繼協(xié)作傳輸方案，該方案中存

5、在于直傳鏈路和中繼輔助傳輸鏈路之間的干擾通過(guò)網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)得到消除。通過(guò)進(jìn)一步地推導(dǎo)得到了系統(tǒng)和速率的表達(dá)式，以及完美信道信息條件下的發(fā)射節(jié)點(diǎn)間聯(lián)合功率分配的算法。
　　最后，簡(jiǎn)要介紹了波束賦形技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)以及實(shí)現(xiàn)原理，然后從加權(quán)系統(tǒng)和速率最大化和最差鏈路信噪比最大兩個(gè)不同的角度出發(fā)，介紹了多天線中繼協(xié)作傳輸中的最優(yōu)波束賦技術(shù)，詳細(xì)研究了在相應(yīng)的優(yōu)化準(zhǔn)則下的最優(yōu)中繼波束賦形算法。通過(guò)凸優(yōu)化等相關(guān)理論推導(dǎo)出了最優(yōu)波束賦形算法的實(shí)施步