多用户AF协作分集系统最优功率分配算法研究

论文摘要

对于无线通信来说,信道衰落包括大尺度衰落和小尺度衰落,其中小尺度的瑞利（Rayleigh）衰落严重影响着系统通信质量。以多输入多输出（MIMO）为典型代表的空间分集技术,能够在不额外消耗带宽的条件下获得分集增益,从而有效地对抗多径衰落的影响。然而,典型的MIMO系统要求收发两端均能够配置多个天线,且各个天线之间需保持一定的空间间隔,以降低天线空间信号间的相关性。而一些小型无线终端,比如蜂窝网络中的手机和传感器网络中传感器节点都由于受体积的限制,安装多个天线几乎是不可行的。这使得MIMO技术在这些领域的应用受到严重制约。近年来提出的虚拟MIMO（VMIMO,VisualMIMO）技术为解决以上问题找到一条新的技术路线。其中,协作分集技术拓宽了传统MIMO概念,通过协作中继的方式调度系统中的多个单天线无线终端参与传输,形成VMIMO结构,也可实现空间分集处理,协作分集可获得传统MIMO分集系统的性能。本文首先介绍了协作分集概念和协作分集原理,给出了多用户放大前传（AF,Amplify-and-Forward）协作分集系统的实现方式,并进行了理论分析和计算仿真,证明了协作分集传输方式相对于无协作分集的传输方式,具有更好的平均误码率（ABER）和容量中断概率性能。传统多用户AF协作分集系统中存在着总功率过大的问题,本文在总功率受限的条件下,以最低ABER为优化目标函数,研究提出了一种多用户AF协作分集系统中各用户间的功率优化分配算法。仿真结果表明,相对于平均功率分配算法,提出的优化功率分配算法能够使系统ABER和容量中断概率性能得到明显提高。本文最后对优化技术的传输策略提出设想,并对系统性能的进一步改善给出了研究方法,期望在获得分集增益的同时还能够获得编码增益。这些问题还有待进一步研究。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 无线通信的发展
• 1.1.2 无线通信网络介绍
• 1.2 研究现状及本论文的研究意义
• 1.3 内容安排
• 第2章 无线信道特性及分集技术
• 2.1 无线移动通信信道特性
• 2.2 分集技术
• 2.2.1 分集技术概述
• 2.2.2 分集合并算法
• 2.3 MIMO技术
• 2.4 本章小结
• 第3章 协作分集技术
• 3.1 协作分集发展概述
• 3.2 协作分集原理及协议
• 3.3 信道模型
• 3.4 本章小结
• 第4章 AF 协作分集性能分析
• 4.1 系统模型
• 4.2 平均误码率（ABER）性能分析
• 4.3 容量中断概率分析
• 4.4 性能仿真
• 4.5 本章小结
• 第5章 基于最小ABER 的最优功率分配算法及传输策略
• 5.1 基于最小ABER的优化功率分配算法
• 5.2 最小ABER的优化算法的性能仿真及分析
• 5.3 优化传输策略设计
• 5.4 本章小结
• 第6章 总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 未来展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间的研究成果
• 个人简历