協(xié)作中繼高效性傳輸技術(shù)研究.pdf

1、在無線移動(dòng)通信系統(tǒng)中，信道的衰落會(huì)降低信號(hào)傳輸?shù)目煽啃浴？臻g或多天線協(xié)作分集技術(shù)通過用戶之間共享天線，實(shí)現(xiàn)虛擬多天線傳輸以獲得空域分集，從而減小無線信道衰落影響，提高通信性能，是一種具有較大實(shí)用價(jià)值的新型空間分集技術(shù)。協(xié)作分集技術(shù)在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）、無線自組織（Ad-Hoc）網(wǎng)、無線Mesh網(wǎng)、以及蜂窩網(wǎng)等系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用前景，并將成為以多種異構(gòu)融合網(wǎng)絡(luò)為特征的下一代無線通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。
　　 另一方面，隨著

2、無線通信技術(shù)的飛速發(fā)展，頻譜資源變得越來越緊張，認(rèn)知無線電（Cognitive Radio，CR）技術(shù)已經(jīng)被公認(rèn)為是提高網(wǎng)絡(luò)頻譜資源利用率問題的有效解決方法。盡管協(xié)作通信技術(shù)能夠提高系統(tǒng)的抗衰落能力，認(rèn)知無線電技術(shù)可以提高無線頻譜的使用效率，但這還不足以解決無線通信中存在的上述兩個(gè)問題。協(xié)作通信技術(shù)和認(rèn)知無線電技術(shù)結(jié)合已經(jīng)成為近年來的研究熱點(diǎn)。兩種技術(shù)結(jié)合將為同時(shí)提高系統(tǒng)的抗衰落性能、信道容量、頻譜利用率提供一種可能的解決方案。

3、　　 為此，論文開展了對(duì)協(xié)作中繼通信關(guān)鍵技術(shù)的研究，研究提高協(xié)作分集性能或效率的方法。進(jìn)一步，論文將研究協(xié)作通信和認(rèn)知無線電結(jié)合技術(shù)，對(duì)認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)協(xié)作分集進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。論文的主要研究?jī)?nèi)容和研究成果如下：
　　 首先，研究在授權(quán)網(wǎng)絡(luò)中用戶固定分配信道資源情況下的協(xié)作策略，內(nèi)容涵蓋于第三章。考慮能量受限的網(wǎng)絡(luò)，如傳感器網(wǎng)絡(luò)，研究最小化網(wǎng)絡(luò)傳輸能量消耗，延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)生命周期的協(xié)作MIMO傳輸策略。在此基礎(chǔ)上，提出了基于協(xié)作MIMO的節(jié)點(diǎn)選

4、擇及優(yōu)化算法。和以前的研究不同的是：算法不考慮源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)一次傳輸中一跳或多跳能耗最小化問題，而是考慮整網(wǎng)為執(zhí)行整個(gè)應(yīng)用的能量消耗，從而最大化網(wǎng)絡(luò)生命周期。
　　 其次，研究共存式（underlay）頻譜共享模式下認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)協(xié)作分集技術(shù)，將研究CR系統(tǒng)在峰值傳輸功率限制條件下的協(xié)作策略及性能分析，內(nèi)容涵蓋于第四、五、六章。具體如下：
　　 1、第四章針對(duì)能量受限的認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)，如傳感器網(wǎng)絡(luò)，研究頻譜共享模式下提高網(wǎng)絡(luò)能效的

5、認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)協(xié)作技術(shù)，提出了一種基于認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)協(xié)作功率分配策略，該策略在保證授權(quán)用戶服務(wù)質(zhì)量的前提下最小化認(rèn)知系統(tǒng)的能量消耗。仿真結(jié)果表明，和直接傳輸相比，所提出的算法提高了認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)的能效性。
　　 2、第五章針對(duì)多個(gè)中繼與源節(jié)點(diǎn)協(xié)作通信的認(rèn)知無線電協(xié)作場(chǎng)景，提出了一種基于放大轉(zhuǎn)發(fā)（Amplify and Forward，AF）模式下的功率分配優(yōu)化算法，算法不需要中心節(jié)點(diǎn)控制，中繼節(jié)點(diǎn)根據(jù)目的節(jié)點(diǎn)廣播的很少信息進(jìn)行傳輸功率調(diào)整，算法實(shí)

6、現(xiàn)簡(jiǎn)單。仿真結(jié)果表明和直接傳輸及等功率傳輸方案相比，提出的分布式協(xié)作功率分配方案獲得了進(jìn)一步的性能增益，中斷概率顯著下降。
　　 3、現(xiàn)有的對(duì)協(xié)作分集容量、中斷概率及誤碼率（BER）等的分析主要是針對(duì)固定頻譜分配情況。第六章對(duì)共存式頻譜共享環(huán)境下的認(rèn)知無線電單節(jié)點(diǎn)協(xié)作系統(tǒng)性能進(jìn)行了分析，并給出了基于譯碼轉(zhuǎn)發(fā)模式的認(rèn)知系統(tǒng)協(xié)作中斷概率近似表達(dá)式。仿真結(jié)果驗(yàn)證了理論分析的正確性。
　　 通過全文的研究可以看出：在無線協(xié)作通信