無線協(xié)作協(xié)議中的功率分配技術(shù)研究.pdf

1、和傳統(tǒng)的通信系統(tǒng)相比，中繼協(xié)作通信系統(tǒng)可以提供更大的網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍、更低的基站發(fā)送功率和更好的服務(wù)質(zhì)量。協(xié)作分集是一種新型的空間分集技術(shù)，可以通過不同用戶之間共享資源形成虛擬的天線陣列來實(shí)現(xiàn)。中繼協(xié)作策略又稱中繼協(xié)議。主要的中繼協(xié)議有放大轉(zhuǎn)發(fā)型(AF)、解調(diào)轉(zhuǎn)發(fā)型(DF)和估計(jì)轉(zhuǎn)發(fā)型(EF)等。本文主要研究頻率平坦性(FF)和頻率選擇性(FS)信道下采用不同中繼協(xié)議的功率分配技術(shù)。本文的主要貢獻(xiàn)可以歸納如下:
　　1.對(duì)于FF信道下

2、的DF協(xié)議，本文研究了三節(jié)點(diǎn)兩跳通信系統(tǒng)在信源和中繼總功率受限條件下的聯(lián)合功率分配問題，優(yōu)化的目標(biāo)是最大化系統(tǒng)的瞬時(shí)信息速率。因?yàn)橹欣^端配備了多天線，所以采用了發(fā)送波束形成和接收波束形成技術(shù)，本文給出了該功率分配問題的最優(yōu)閉式解。本文還將上述FF信道的研究結(jié)果推廣到FS信道中去，采用正交頻分復(fù)用(OFDM)技術(shù)，將頻率選擇性信道分割成N個(gè)獨(dú)立的子信道，且每個(gè)子信道是頻率平坦的，然后利用注水算法來最大化每一跳的瞬時(shí)信息速率，并利用二分算法

3、來獲得最優(yōu)功率分配。
　　2.對(duì)于FS信道下的DF協(xié)議，本文研究了多輸入多輸出(MIMO)兩跳通信系統(tǒng)的聯(lián)合功率分配問題。當(dāng)信源、中繼和目的節(jié)點(diǎn)都配備多根天線時(shí)，基于奇異值分解(SVD)，中繼和目的節(jié)點(diǎn)可以采用發(fā)送波束形成和接收波束形成技術(shù)來充分利用信道狀態(tài)信息(CSI)，以達(dá)到每一跳的最優(yōu)功率分配。此外，本文提出的方案中，通過聯(lián)合分配功率給信源和中繼，整個(gè)系統(tǒng)的瞬時(shí)信息速率也達(dá)到了最大值。
　　3.本文研究了FF信道下采用

4、DF協(xié)議的兩跳MIMO中繼系統(tǒng)在混合功率約束條件下的功率分配問題。由于中繼受到混合功率約束，為了最火化每一跳的瞬時(shí)信息速率，本文利用對(duì)偶算法給出了每一跳的最優(yōu)功率分配方案，然后，利用信源和中繼的聯(lián)合功率分配，進(jìn)一步提高了功率的利用效率。
　　4.對(duì)于FS信道下的AF協(xié)議，本文研究了多中繼兩跳網(wǎng)絡(luò)中的中繼選擇、子信道選擇、以及功率分配問題。本文考慮了多中繼在總功率約束條件下的正交傳輸（中繼按次序傳輸）和非正交傳輸（中繼同時(shí)傳輸）兩種

5、模式，并在兩種模式下分別最大化系統(tǒng)的瞬時(shí)信息速率。在正交模式下，提出了最佳子信道選擇(OSS)方案和最佳中繼選擇(ORS)方案，和已有的不采用選擇技術(shù)的最優(yōu)功率分配方案相比，本文提出的方案不但能獲得更大的瞬時(shí)信息速率，而且具有更低的復(fù)雜度。在非正交模式下，盡管OSS方案的速率性能指標(biāo)稍微低于已有的不采用選擇技術(shù)的最優(yōu)功率分配方案，但是具有更低的復(fù)雜度。這樣，在非正交模式下，本文提出的方案更適合于實(shí)時(shí)信號(hào)傳輸。
　　5.對(duì)于FF信道