无线中继系统中资源分配的研究

论文摘要

中继技术(Relay Technology)作为下一代无线通信的关键技术之一,不但能够有效地扩大无线通信的范围而且能够提高小区边缘用户的传输速率。然而,由于在传统的蜂窝通信系统中引入了中继节点,新型的资源分配方案的研究就成为了一个十分重要的问题。研究表明高效的资源分配可以有效地提高系统的吞吐量和降低系统的中断概率和总功率,本文基于这个目的,对于不同的无线中继网络配置,以中断概率和消耗的总功率为优化目标提出资源分配方案,最后对多用户正交频分复用中继网络提出两种新型调度方案。第二章研究了单用户单中继在采用增强式和选择中继策略的中继转发方式下中继节点的最优位置。首先,对单用户单中继采用增强式和选择中继策略的中继传输方式推导出中断概率表达式,以中断概率为优化目标求解出最优中继节点的位置。然后,通过计算机仿真对理论结果进行了验证,研究表明当目标节点对信号采用非相干比合并时,中继节点的最优位置是中点,而在采用相干合并时,中继节点的最优位置随着路径的损耗增大不断接近中点。第三章研究了多中继网络系统下,目标节点分别配置多天线和单天线的资源分配方案。首先在单天线目标节点的多中继系统中,以给定的中断概率为目标要求,在中继节点到目标节点的瞬间信道信息未知的情况下,最小化系统的总消耗功率,得出了在不同信道条件下的两种不同的中继选择策略的资源分配方案并通过在不同环境下的仿真分析进行比较,可以发现当中继节点离源节点较近时,选择多中继传输消耗的总功率小于选择单中继传输消耗的总功率,相反,当中继节点离目标节点较近时,选择单中继传输消耗的功率略小于选择单中继传输消耗的功率;接着,对于目标节点配置多天线的中继系统,推导出多中继选择策略下的中断概率的闭式表示式,以中断概率为优化目标,给出了最小化中断概率下功率分配方案并通过仿真分析对天线的个数对系统中断概率的影响进行比较。第四章研究了多用户正交频分复用( Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)中继系统的资源调度方案。在无线通信系统中,多用户调度是一个重要的问题,在传统的蜂窝系统中,比例公平等资源调度算法得到了广泛的应用,但是由于中继节点的引入,需要提出新的中继调度算法。本章研究基于正交频分复用的中继通信系统,提出了两种不同的资源调度方案,该方案都综合考虑了传输效率与中继用户和直连用户之间的公平性,接着在相同的仿真平台下,将提出的两种调度方案与现有方案进行了仿真比较,可以得出资源调度是吞吐量和用户之间公平性的均衡,体现了我们资源调度方案的优势。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.1.1 中继通信的研究背景
• 1.1.2 中继通信的研究现状
• 1.1.3 中继通信存在的问题
• 1.2 课题来源和本文工作
• 1.2.1 课题来源
• 1.2.2 本文研究的核心问题
• 1.2.3 主要内容及创新
• 1.3 本文结构
• 第二章 无线中继技术的研究
• 2.1 引言
• 2.2 无线中继网络分类
• 2.3 无线中继的转发技术
• 2.3.1 固定式中继转发技术
• 2.3.1.1 放大转发
• 2.3.1.2 译码转发
• 2.3.1.3 压缩转发
• 2.3.2 自适应中继转发技术
• 2.3.3 机会协作中继转发技术
• 2.4 单中继转发的资源分配
• 2.4.1 系统模型
• 2.4.2 中断概率分析
• 2.4.3 最优中继位置
• 2.4.3.1 最大比合并情况
• 2.4.3.2 非最大比合并情况
• 2.4.3.3 仿真分析
• 2.5 本章小结
• 第三章 多中继传输资源分配
• 3.1 引言
• 3.2 单天线目标节点资源分配
• 3.3 系统模型
• 3.3.1 中继选择资源分配
• 3.3.1.1 选择多中继资源分配
• 3.3.1.2 选择单中继资源分配
• 3.3.2 仿真分析
• 3.4 多天线目标节点资源分配
• 3.4.1 系统模型
• 3.4.2 中断概率及最优功率分配分析
• 3.4.2.1 单中继节点资源分配
• 3.4.2.2 多中继节点资源分配
• 3.4.3 仿真分析
• 3.5 本章总结
• 第四章 多用户中继资源调度
• 4.1 引言
• 4.2 系统模型
• 4.3 中继调度算法介绍
• 4.3.1 调度方案一
• 4.3.2 调度方案二
• 4.4 仿真分析
• 4.4.1 仿真条件
• 4.4.2 性能对比
• 4.5 本章小结
• 第五章 总结
• 5.1 全文总结
• 5.2 未来研究方向
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间研究成果
• 个人简历