基于網(wǎng)絡(luò)編碼的中繼協(xié)作傳輸技術(shù)研究.pdf

1、作為一種新型的無線通信傳輸技術(shù)，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(wǎng)絡(luò)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?shù)男阅茉鲆娑恍枰~外地增加收發(fā)天線的數(shù)量。通過中繼協(xié)作傳輸?shù)姆绞?，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?shù)男屎蜔o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(wǎng)絡(luò)編碼是一種新型的網(wǎng)絡(luò)通信的設(shè)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(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)，特別是模擬網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)，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(shù)據(jù)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(wǎng)絡(luò)中實際傳送的數(shù)據(jù)量，而且有效地提升整個網(wǎng)絡(luò)的吞吐量性能。基于網(wǎng)絡(luò)編碼的中繼協(xié)作傳輸能夠有效地克服多個數(shù)據(jù)流之間的干擾，可以獲得更大的分集增益，信息傳輸?shù)陌踩院涂煽啃砸矊泻艽蟮奶嵘?br>　　本文主要研究了基于模擬網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)的中繼協(xié)作傳輸是目前協(xié)作通信技術(shù)應(yīng)用比較廣泛的領(lǐng)域，因此本文著重針對認知網(wǎng)絡(luò)內(nèi)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(shù)，在更實際的并行傳輸網(wǎng)絡(luò)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?shù)囊环N重要應(yīng)用場景，即認知網(wǎng)絡(luò)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(shù)學(xué)推導(dǎo)，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(dāng)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(wǎng)絡(luò)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(yīng)的數(shù)學(xué)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(dāng)中可能存在的資源浪費，效率低下的現(xiàn)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(wǎng)絡(luò)中的基于網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)得到消除。通過進一步地推導(dǎo)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(shù)的發(fā)展趨勢以及實現(xiàn)原理，然后從加權(quán)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(shù)，詳細研究了在相應(yīng)的優(yōu)化準(zhǔn)則下的最優(yōu)中繼波束賦形算法。通過凸優(yōu)化等相關(guān)理論推導(dǎo)出了最優(yōu)波束賦形算法的實施步