多用戶協(xié)作通信系統(tǒng)的中繼選擇策略研究.pdf

1、無(wú)線通信發(fā)展過(guò)程中遭遇了很多的障礙,其中之一就是,由于難以在移動(dòng)終端配置多根發(fā)送天線,導(dǎo)致終端用戶無(wú)法獲得MIMO增益。為此,Sendonaris等人2003年提出了“用戶協(xié)作分集”的概念,實(shí)現(xiàn)了協(xié)作通信,亦即通過(guò)虛擬的天線陣列從而使終端用戶獲得空間分集的協(xié)作技術(shù)。自協(xié)作通信的概念提出以來(lái),中繼節(jié)點(diǎn)選取和功率分配就一直是協(xié)作通信研究的兩大熱點(diǎn),而且兩者相互影響。本文主要研究的是多用戶協(xié)作通信系統(tǒng)中的中繼節(jié)點(diǎn)選擇和功率分配問(wèn)題。全文主要做

2、了以后幾方面的工作:
　　 (1)首先介紹了幾種常見(jiàn)的中繼轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議,重點(diǎn)討論了放大轉(zhuǎn)發(fā)(AF)和譯碼轉(zhuǎn)發(fā)(DF)。詳細(xì)介紹了AF和DF的轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)程,求出了各自的瞬時(shí)互信息量表達(dá)式、中斷概念的近似表達(dá)式以及誤符號(hào)率(SER)的閉式表達(dá)式。其次基于AF瞬時(shí)信道容量最大化準(zhǔn)則介紹了一種最優(yōu)功率分配(OPA)方案。最后,通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真了AF和DF協(xié)議下SER和信道容量性能指標(biāo),仿真結(jié)果表明,采用AF和DF轉(zhuǎn)發(fā)較直接傳輸極大的改善了系統(tǒng)的性

3、能
　　 (2)研究了多用戶協(xié)作系統(tǒng)模型下的中繼節(jié)點(diǎn)選擇算法。首先給出了多中繼放大轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)模型,繼而給出了多中繼情況下的信道容量和中斷概率表達(dá)式;同時(shí)介紹了一種基于瞬時(shí)信道狀態(tài)信息的中繼選擇方案,也即機(jī)會(huì)中繼(OR)方案;最后為了彌補(bǔ)OR方案實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度太高的缺陷,本文提出了一種基于信道統(tǒng)計(jì)狀態(tài)信息的RSR算法,即根據(jù)信道統(tǒng)計(jì)狀態(tài)信息的情況隨機(jī)的選擇參與協(xié)作的中繼節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù),并基于RSR算法之上推導(dǎo)了一種最優(yōu)功率分配方案,仿真

4、結(jié)果表明本文提出的RSR算法與AAF和SAF算法相比在中斷概率性能上有很大的提高。高信噪比情況下,如當(dāng)中斷概率為10-3時(shí),與SAF相比,RSR算法有近3dB的性能提升。提出的最優(yōu)功率分配方案與等功率分配方案相比,系統(tǒng)的性能也得到了提升。
　　 (3)針對(duì)One-way模式下頻帶利用率不高這點(diǎn)不足,本文研究了Two-way的模式下的中繼節(jié)點(diǎn)選擇算法和功率分配方案。首先推導(dǎo)了Two-way模式下AF和DF協(xié)議下各自的系統(tǒng)容量,然后

5、簡(jiǎn)單介紹了物理層網(wǎng)絡(luò)編碼PNC的概念以及最大最小化(Max-Min)中繼選擇方案,在此基礎(chǔ)上,基于Two-way系統(tǒng)速率和最大化的準(zhǔn)則建立了一個(gè)功率最優(yōu)化問(wèn)題,提出了一種次優(yōu)化功率分配方案;最后為了進(jìn)一步改善系統(tǒng)性能,介紹了一種雙向中繼選擇(BRS)策略,并基于BRS策略推導(dǎo)了一種最優(yōu)功率分配OPA算法。仿真結(jié)果表明本文介紹的BRS較傳統(tǒng)的RRS中繼選擇算法以及Max-Min算法在系統(tǒng)性能上有很大的改善,而且最優(yōu)功率分配OPA算法也比等