基于網絡編碼的中繼協(xié)作傳輸技術研究.pdf

1、作為一種新型的無線通信傳輸技術，中繼協(xié)作通信具備中繼傳輸和協(xié)作分集的綜合優(yōu)勢。相較于傳統(tǒng)小區(qū)的通信網絡而言，中繼協(xié)作通信的引入能夠獲得多天線以及多跳傳輸的性能增益而不需要額外地增加收發(fā)天線的數量。通過中繼協(xié)作傳輸的方式，協(xié)作通信系統(tǒng)中的通信實體可以共享有限的頻率或者時隙資源來提高系統(tǒng)傳輸的效率和無線資源的利用率，這對于提高未來無線通信的頻譜效率也有極大的幫助。
　　網絡編碼是一種新型的網絡通信的設計范式。在單天線或者多天線的中繼協(xié)

2、作通信系統(tǒng)中引入網絡編碼技術，特別是模擬網絡編碼技術，并允許除源節(jié)點和目的節(jié)點之外的特定中間節(jié)點對接收到的多條數據流信息做一定處理，進而再傳送到目的節(jié)點。這不僅可以大大地減少協(xié)作網絡中實際傳送的數據量，而且有效地提升整個網絡的吞吐量性能?；诰W絡編碼的中繼協(xié)作傳輸能夠有效地克服多個數據流之間的干擾，可以獲得更大的分集增益，信息傳輸的安全性和可靠性也將會有很大的提升。
　　本文主要研究了基于模擬網絡編碼的中繼協(xié)作傳輸系統(tǒng)中發(fā)射節(jié)點間

3、的聯(lián)合功率優(yōu)化分配問題和最優(yōu)中繼波束賦形問題?；谡J知網絡的中繼協(xié)作傳輸是目前協(xié)作通信技術應用比較廣泛的領域，因此本文著重針對認知網絡內的認知基站和單認知中繼節(jié)點的場景中發(fā)射節(jié)點間聯(lián)合功率優(yōu)化的問題進行詳細的研究，并且進一步地考慮多天線中繼波束賦形技術，在更實際的并行傳輸網絡中考慮中繼功率受限下的最優(yōu)波束賦形問題。
　　首先，針對中繼協(xié)作傳輸的一種重要應用場景，即認知網絡中的半雙工中繼協(xié)作傳輸，對認知中繼和認知基站的聯(lián)合功率分配進

4、行了數學推導，重點分析了在完美信道信息條件下二者的聯(lián)合功率分配算法。在很多實際的場景當中，只有部分統(tǒng)計信道信息是可以獲取的，本部分進一步從主網絡用戶的中斷概率需要滿足一定約束條件這一角度出發(fā)，建立了相應的數學模型，并且給出了具體的功率優(yōu)化分配的求解算法。
　　其次，針對半雙工中繼傳輸當中可能存在的資源浪費，效率低下的現象，從提升時隙效率和資源利用率的角度出發(fā)，本節(jié)著重研究了一個認知網絡中的基于網絡編碼的中繼協(xié)作傳輸方案，該方案中存

5、在于直傳鏈路和中繼輔助傳輸鏈路之間的干擾通過網絡編碼技術得到消除。通過進一步地推導得到了系統(tǒng)和速率的表達式，以及完美信道信息條件下的發(fā)射節(jié)點間聯(lián)合功率分配的算法。
　　最后，簡要介紹了波束賦形技術的發(fā)展趨勢以及實現原理，然后從加權系統(tǒng)和速率最大化和最差鏈路信噪比最大兩個不同的角度出發(fā)，介紹了多天線中繼協(xié)作傳輸中的最優(yōu)波束賦技術，詳細研究了在相應的優(yōu)化準則下的最優(yōu)中繼波束賦形算法。通過凸優(yōu)化等相關理論推導出了最優(yōu)波束賦形算法的實施步