协同通信系统中功率分配的研究

论文摘要

作为一种虚拟的MIMO技术,协同通信技术通过虚拟天线阵列使用户获得空间分集,在不增加天线数量的前提下,在传统通信系统中实现多天线与多跳传输的性能增益,在抗信道衰落、增加无线覆盖范围、减小功率损耗等方面有很大的发展潜力。而功率分配方案则关系到中继的性能和资源的利用率,决定了协同通信系统在未来的日子里能否广泛应用。本文的主要工作就是寻找合理的功率分配方案。具体为：1、以提高系统容量为目的,分别基于瓶颈效应与调和平均值,提出了两种优化功率分配方案。具体地,对放大转发协同通信系统进行了容量分析,综合考虑源节点与中继节点以及各中继节点之间不同功率分配对系统容量的影响,分别基于中继信道强度的瓶颈效应和调和平均值,提出了两种提高系统容量的优化功率分配方案,并得到了源节点功率PAs、中继节点总功率Pr、各个中继节点功率Pi的表达式。MATLAB仿真结果表明,相比传统的等功率分配,这两种方案均使系统容量显著提高,特别是当信道信噪比较低时,提高尤为显著。又因其复杂度低,这两种算法有很强的实用性。2、对提出的基于瓶颈效应的优化功率分配方案和基于调和平均值的优化功率分配方案进行了对比,分析了各自的优势。其中,在提高系统容量方面,基于调和平均值的优化功率分配方案略胜于基于瓶颈效应的优化功率分配方案；但是,基于调和平均值的优化功率分配方案比基于瓶颈效应的优化功率分配方案实现复杂度高。3、在已经得到的基于瓶颈效应与调和平均值的优化功率分配方案基础上,提出了一种中继节点选择方案。在协同通信系统中,随着中继节点个数的增加,由中继节点个数增加带来的系统性能增益将减小,而且协同通信方案的实现会更困难,硬件成本也随之提高。因此,合理的中继节点选择策略非常重要。本文所提的中继节点选择方案的基本思想是：当增加1个中继节点对系统容量的提高贡献不大时.则不采用该中继节点参与协同通信。该中继节点选择方案有效提高了资源利用率

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 协同通信的发展
• 1.1.1 起源
• 1.1.2 研究现状
• 1.2 协同中继通信的系统模型
• 1.2.1 串联中继型
• 1.2.2 并联中继型
• 1.2.3 任意拓扑中继型
• 1.3 协同中继通信的双工模式
• 1.4 协同中继通信的中继模型
• 1.5 协同中继通信的中继处理方式
• 1.5.1 解码转发
• 1.5.2 放大转发
• 1.5.3 编码协作
• 1.6 协同通信与传统多跳中继通信的关系
• 1.7 协同通信在现有无线网络中的应用
• 1.7.1 协同通信在无中心控制节点网络中的应用
• 1.7.2 协同中继通信在有中心控制节点网络中的应用
• 1.8 协同通信中的资源分配问题
• 2 基于瓶颈效应的优化功率分配研究
• 2.1 系统模型
• 2.2 系统容量分析
• 2.3 功率分配方案
• 2.4 仿真分析
• 2.5 结论
• 3 基于调和平均值的功率分配研究
• 3.1 基于调和平均值的优化功率分配方案
• 3.1.1 系统模型
• 3.1.2 系统容量分析
• 3.1.3 功率分配方案
• 3.1.4 仿真分析
• 3.1.5 结论
• 3.2 与基于瓶颈效应的优化功率分配方案对比
• 4 协同通信系统的中继选择策略
• 4.1 单中继选择策略
• 4.2 多中继选择策略
• 5 结论
• 5.1 本论文的主要工作总结
• 5.2 需要进一步开展的工作
• 参考文献
• 在校期间发表的学术论文
• 致谢