协作通信中的编码协作和用户选择技术研究

论文摘要

协作通信是当今通信理论中发展最为迅速的领域之一。通过利用用户周围空间内其它用户的空闲天线,可以获得传统多天线系统所能提供的分集增益。这样的好处是不用在终端上安装多根天线,这在当前终端设备小型化,低功率化的背景下显得尤为重要。在众多协作方式当中,编码协作是一个性能比较好的方式,和其他方式比较起来,它可以提高带宽利用率。尽管如此,设计适用于编码协作的空时编码是很繁琐复杂的。而且,当协作的用户增多时,各个节点之间的协调会变的十分复杂,会极大地增加系统的复杂度。为了解决这一问题,我们提出一种新的协作方案,基于机会主义的编码协作CCOR(Coded Cooperation based on Opportunistic Relaying)。在这种协作方式中,在协作传输开始之前,首先会通过一定的方法选出最适合的一个节点来,然后再同源节点一起进行协作传输。其中用到的信道编码是一种特殊的卷积码。在文章中给出了这种新的方法的性能分析。即使在没有所有的节点都参与的情况下,这种方法也可以获得满增益。这说明了CCOR优于其他协作方案的地方在于它可以极大地降低系统的复杂度,而又不影响到系统的性能。这篇论文还考察了协作网络中的用户选择问题。不同于其他文章,这里采用的是一种基于博弈论的方法。这里提出了一种对称的系统模型,其中有若干不同的节点,他们有不同的信道状况,每一个用户都可以自由的同其他用户进行协作。他们的协作采用的是解码中继的方法。因为在博弈中,每一个用户都是自私的,追求自身利益的最大化,他们在互相选择时候的行为可以用N个参与者的非合作博弈来描述。通过分析发现,在一次性博弈中,每个用户都试图同除了自己以外的信道条件最好的用户进行协作。这种行为将导致网络中最需要协作的用户无法得到及时的协作,从而进入中断状态。相反,在多次博弈中,如果用户在乎未来,他们会采取不同的策略。通过帮助信道条件差的用户可以使得用户建立起“信誉”,使得在未来当他的信道变差时能得到有效的帮助。文章最后通过计算机仿真验证了理论分析的结果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 无线通信的发展和研究背景
• 1.2 协作通信技术的提出与发展
• 1.3 论文的主要工作
• 1.4 论文结构
• 2 协作通信
• 2.1 无线信道的特性
• 2.2 协作通信的原理
• 2.3 协作通信中的用户选择
• 2.4 博弈论基础
• 2.5 小结
• 3 一种基于机会主义中继的编码协作机制
• 3.1 系统框架
• 3.2 机会主义中继
• 3.3 中断概率
• 3.4 仿真结果
• 3.5 小结
• 4 基于博弈论的协作通信中用户选择问题技术研究
• 4.1 协作通信中的博弈
• 4.2 多次的合作博弈
• 4.3 仿真结果
• 4.4 小结
• 5 结论
• 5.1 全文总结
• 5.2 未来工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录1 攻读学位期间发表论文目录