雙路徑中繼系統(tǒng)中的相關(guān)技術(shù)研究.pdf

1、中繼技術(shù)不僅能夠提高系統(tǒng)容量增加小區(qū)的覆蓋范圍，還能有效抵抗陰影效應(yīng)帶來的衰落影響，并且由于其獨(dú)特的獲取空間分集的方式，在過去的幾十年中受到了業(yè)內(nèi)人員的廣泛關(guān)注。其系統(tǒng)模型一般是由單個源節(jié)點(diǎn)，單個或多個中繼節(jié)點(diǎn)組成，單個目的節(jié)點(diǎn)組成。由于中繼一般都是半雙工模式的，即不能在同一時頻資源上收發(fā)數(shù)據(jù)，所以中繼系統(tǒng)傳輸一般可以分為兩個階段:第一個階段源發(fā)送數(shù)據(jù)，目的節(jié)點(diǎn)和中繼節(jié)點(diǎn)監(jiān)聽此數(shù)據(jù);第二個階段中繼發(fā)送數(shù)據(jù)，目的節(jié)點(diǎn)接收數(shù)據(jù)，此時源處于空

2、閑狀態(tài)。由于第二階段源處于空閑狀態(tài)，導(dǎo)致時隙的浪費(fèi)，降低了系統(tǒng)的頻譜利用率。針對這一問題，新型的中繼系統(tǒng)被相繼提出，這其中研究較多的主要有雙向中繼系統(tǒng)和雙路徑中繼系統(tǒng)。雙路徑中繼系統(tǒng)中兩個半雙工中繼輪流交替轉(zhuǎn)發(fā)來自源節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)給目的節(jié)點(diǎn)，這樣源節(jié)點(diǎn)就可以連續(xù)的發(fā)送數(shù)據(jù)，使系統(tǒng)可以達(dá)到與全雙工中繼系統(tǒng)一樣的頻譜效率。本文主要研究了雙路徑中繼系統(tǒng)中的頻率調(diào)度協(xié)議設(shè)計、混合自動重傳協(xié)議設(shè)計、功率資源分配算法以及中繼節(jié)點(diǎn)選擇算法等問題。

3、　　 首先，本文對傳統(tǒng)中繼系統(tǒng)和D2D（設(shè)備對設(shè)備）通信系統(tǒng)進(jìn)行了簡要的概述，在此基礎(chǔ)上引入了雙路徑中繼系統(tǒng)，并新穎的把雙路徑中繼系統(tǒng)與D2D系統(tǒng)相結(jié)合，設(shè)計了頻率調(diào)度協(xié)議和混合自動重傳協(xié)議，結(jié)合說明給出了頻率調(diào)度協(xié)議流程圖、混合自動重傳協(xié)議流程圖和各用戶的設(shè)備框圖，設(shè)計的頻率調(diào)度協(xié)議可以充分利用信道信息，提高系統(tǒng)頻譜利用率，設(shè)計的混合自動重傳協(xié)議(HARQ)適用于LTE系統(tǒng)，能夠充分利用時隙資源，減輕D2D用戶負(fù)擔(dān)，提高系統(tǒng)的分集增

4、益。
　　 其次，在對雙路徑中繼系統(tǒng)中斷概率分析的基礎(chǔ)上，對有干擾和無干擾兩種情況，分別提出了對應(yīng)的基于最小化系統(tǒng)中斷概率的優(yōu)化功率分配算法，對于無干擾情況，由于中斷概率閉式解相對簡單且是凸函數(shù)，本文采用了拉格朗日數(shù)乘法得到各個節(jié)點(diǎn)的優(yōu)化功率分配解;對于有干擾情況，由于引入了干擾，使得中斷概率閉式解變的復(fù)雜，故本文采用了一個迭代算法，通過迭代循環(huán)得到了一個最優(yōu)解。最后，對兩種算法都進(jìn)行了相應(yīng)的仿真實(shí)現(xiàn)，仿真結(jié)果表明，采用優(yōu)化功率

5、分配算法的中斷概率性能相對于平均功率分配算法有一定的提高。
　　 最后，為了提高雙路徑中繼系統(tǒng)的總速率，本文給出了基于最大化系統(tǒng)吞吐量的中繼選擇算法。傳統(tǒng)的中繼選擇策略一般都是基于最大最小準(zhǔn)則的，這種選擇算法雖然最大化了中繼系統(tǒng)中的最小信噪比，但卻不能同時保證兩條鏈路的鏈路質(zhì)量，故本文對此準(zhǔn)則進(jìn)行了簡單的改進(jìn)，即在源節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)前，在所有候選中繼節(jié)點(diǎn)處預(yù)先設(shè)置一個接收信噪比閥值，第一階段接收信噪比大于此閥值的中繼留下來作進(jìn)一步選