多用戶AF協(xié)作通信系統(tǒng)中的用戶-中繼及天線選擇方案研究.pdf

1、無線通信系統(tǒng)中多輸入多輸出(Multiple-Input Multiple-output，MIMO)技術(shù)的發(fā)展使得突破香農(nóng)極限成為可能，以MIMO技術(shù)為基礎(chǔ)發(fā)展而來的協(xié)作通信技術(shù)，通過分布式節(jié)點(diǎn)的協(xié)同信息傳輸實(shí)現(xiàn)相互之間的資源共享，具有擴(kuò)大通信服務(wù)范圍、提高通信可靠性等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)克服了MIMO技術(shù)對(duì)天線間距離要求苛刻的弊端，在無線通信領(lǐng)域引起了廣泛關(guān)注。
　　協(xié)作傳輸通過獲得空間分集增益實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)性能的提高，為無線通信的發(fā)展提供了新

2、思路，但協(xié)作通信的發(fā)展過程中仍有許多問題亟待解決，特別是在多用戶并發(fā)通信系統(tǒng)中，如何選擇協(xié)作中繼對(duì)系統(tǒng)性能提升效果最大，怎樣在保證用戶服務(wù)質(zhì)量(Quality of Service，QoS)、用戶公平性的同時(shí)降低傳輸時(shí)延、提升數(shù)據(jù)傳輸速率等，這都是多用戶協(xié)作策略研究的難點(diǎn)問題。已有的研究大多針對(duì)單用戶協(xié)作系統(tǒng)進(jìn)行性能分析和協(xié)作策略設(shè)計(jì)，而對(duì)多用戶多中繼協(xié)作場景中的中繼選擇、性能優(yōu)化以及提升數(shù)據(jù)傳輸速率方案的設(shè)計(jì)等方面的研究較少，仍有許多

3、關(guān)鍵問題急需解決。
　　本文主要針對(duì)多用戶多中繼協(xié)作通信系統(tǒng)中的中繼選擇策略和系統(tǒng)傳輸設(shè)計(jì)做了相關(guān)研究。為提升系統(tǒng)性能提出了一種低復(fù)雜度次優(yōu)用戶-中繼選擇方案，在此基礎(chǔ)上研究了多用戶放大轉(zhuǎn)發(fā)（Amplify-and-Forward，AF）協(xié)作空移鍵控(SpaceShift Keying，SSK)用戶-中繼系統(tǒng)中的天線選擇方案，進(jìn)一步提升了數(shù)據(jù)傳輸速率和通信可靠性，主要內(nèi)容如下:
　　首先，提出了多用戶多中繼系統(tǒng)的低復(fù)雜度次優(yōu)

4、用戶-中繼選擇方案。已有多用戶場景下的用戶-中繼選擇方案大多從單一性能優(yōu)化入手設(shè)計(jì)算法步驟，不能同時(shí)兼顧系統(tǒng)整體性能和個(gè)體用戶性能的優(yōu)化，以及算法復(fù)雜度問題。本文從優(yōu)化系統(tǒng)平均和速率和用戶中斷概率出發(fā)，提出了一種次優(yōu)用戶-中繼選擇方案，同時(shí)保證了系統(tǒng)整體性能和個(gè)體用戶性能，并通過仿真將其與其他已有算法進(jìn)行了性能和算法復(fù)雜度的對(duì)比。
　　其次，提出了針對(duì)多用戶AF用戶-中繼協(xié)作系統(tǒng)的天線選擇方案。將SSK調(diào)制與多用戶協(xié)作系統(tǒng)結(jié)合，分

5、析系統(tǒng)平均誤比特率(Bit Error Rate，BER)性能，提出針對(duì)多用戶系統(tǒng)的最大似然(Maximum Likelihood，ML)檢測準(zhǔn)則和三種改進(jìn)的天線選擇方案。根據(jù)實(shí)際的發(fā)送天線，本文所提出的天線選擇方案實(shí)現(xiàn)了信源多天線、多中繼和多用戶鏈路之間的傳輸路徑選擇，進(jìn)一步改善了系統(tǒng)平均BER和數(shù)據(jù)傳輸速率。并通過計(jì)算機(jī)仿真驗(yàn)證了所提天線選擇方案能夠有效改善系統(tǒng)BER性能，同時(shí)分析了仿真參數(shù)對(duì)系統(tǒng)平均BER的影響。
　　最后，