合作通信系统分集技术及功率优化分配研究

论文摘要

随着无线通信的发展,频谱资源越来越紧张,因而多输入多输出(MIMO)这种不会损失频谱利用率且可以提供分集增益,并有效对抗多径衰落的技术被提了出来。然而,许多移动终端,如手机、传感器节点等,由于受体积、功耗、成本等的限制,不适合安装多根天线。近几年出现的合作分集(Cooperative Diversity)技术便是为解决这个问题而提出来的,它是提高无线信道容量和可靠性的一种有效手段。合作分集技术所有节点共用天线构成虚拟天线阵(VAA)来中继传输信息,从而实现分布式空间分集。功率资源是无线通信系统中另一种重要的资源。为了在有限的功率限制下进一步提高传输速率,从物理层对功率进行优化分配有着极其重要的现实意义。本文主要做了以下几项工作:1、介绍了合作分集的基本模式以及合作分集的协议,并对各种合作分集协议的性能进行了仿真并比较了它们的性能。2、研究了在传统三节点合作通信系统中,分别针对放大前向中继(AF)协议和解码前向中继(DF)协议,在总功率一定的条件,以大信噪比时误码率的下界或上界表达式为目标函数,优化分配信源节点和中继节点的发射功率。3、研究了在分布式合作通信系统中功率优化分配问题。首先在中继节点总功率一定情况下研究了三种功率优化分配方案,并进行了性能比较。其次在中继节点总功率不限定的条件下研究了一种节省功率的机会中继指定方法,并进行了性能仿真和分析。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 移动通信发展
• 1.1.1 第一代移动通信系统
• 1.1.2 第二代移动通信系统
• 1.1.3 第三代移动通信系统
• 1.1.4 第四代移动通信系统
• 1.2 MIMO 通信系统的发展
• 1.3 合作通信的历史与现状
• 1.4 论文结构及内容安排
• 第二章 移动通信信道
• 2.1 多径信道
• 2.2 多径时延扩展产生的衰落效应
• 2.2.1 平坦衰落
• 2.2.2 频率选择性衰落
• 2.3 多普勒扩展引起的衰落效应
• 2.3.1 快衰落
• 2.3.2 慢衰落
• 2.4 信道容量及中断概率
• 2.5 本章小结
• 第三章 分集与合作分集
• 3.1 移动通信的分集技术
• 3.1.1 时间分集
• 3.1.2 频率分集
• 3.1.3 空间分集
• 3.2 分集合并方法
• 3.2.1 选择合并
• 3.2.2 最大比合并
• 3.2.3 等增益合并
• 3.2.4 仿真结果分析
• 3.3 合作分集技术
• 3.3.1 合作分集的概念
• 3.3.2 合作分集模式
• 3.4 本章小结
• 第四章 合作分集协议
• 4.1 合作分集中继协议
• 4.1.1 固定中继协议
• 4.1.2 选择解码中继协议
• 4.1.3 增量放大中继协议
• 4.2 合作分集协议比较
• 4.3 本章小结
• 第五章 合作通信系统中的功率分配及优化
• 5.1 三节点合作通信系统中的功率优化分配
• 5.1.1 前向放大协议条件下的优化功率分配
• 5.1.2 解码中继协议条件下的优化功率分配
• 5.1.3 功率优化分配方案的性能仿真
• 5.2 在分布式合作通信系统中的功率优化分配
• 5.2.1 分布式合作通信系统模型
• 5.2.2 中继节点总功率固定时的功率分配方案比较
• 5.2.3 中继节点总功率不固定时优化功率分配方案
• 5.3 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间的研究成果