協(xié)作通信中的雙向中繼系統(tǒng)增強技術研究.pdf

1、隨著移動通信的高速發(fā)展，人們對數據速率和服務質量的要求也越來越高。然而，由于傳統(tǒng)的無線通信技術的限制，人們的通信體驗并沒有得到很好地滿足。為了解決這種突出的矛盾，通信領域的專家們一直在探尋并不斷提出了許多高效的通信技術用以改善用戶體驗，如OFDM技術、MIMO技術、協(xié)作中繼技術等等。其中，中繼技術因具有擴大小區(qū)覆蓋范圍、提高系統(tǒng)容量、改善小區(qū)邊緣用戶性能等諸多優(yōu)點，受到了人們的廣泛關注。
　　協(xié)作中繼技術分為單向和雙向兩類。與單向

2、中繼技術相比，雙向中繼具有更高的頻譜效率，因而具有更強的實用價值。因此，本文即以雙向AF中繼通信系統(tǒng)為研究背景，先后深入研究了單天線場景下的機會中繼選擇機制和多天線場景下的OSTBC（正交空時分組碼）傳輸方案。本文的主要工作體現在以下兩點：
　　1.針對單天線雙向多中繼場景，為了提升系統(tǒng)性能，以最小化系統(tǒng)中斷概率為優(yōu)化目標，首先介紹了典型的基于最大最小準則的集中式中繼選擇算法。研究表明，該算法是一種中斷最優(yōu)的中繼選擇算法。為了降低

3、算法復雜度，隨后介紹了一種簡單的分布式中繼選擇算法，該算法是一種次最優(yōu)算法，在保證較高系統(tǒng)性能的同時降低了實現復雜度?？紤]到實際系統(tǒng)中存在信道估計誤差和反饋時延等因素，非理想CSI（信道狀態(tài)信息）會對系統(tǒng)性能產生較大影響。因此，文中分析了非理想 CSI條件下系統(tǒng)性能，給出了中斷概率閉合表達式，最后仿真并分析了非理想CSI對中繼選擇機制的影響。
　　2.針對多天線雙向中繼系統(tǒng)中的正交空時分組碼傳輸方案進行了研究。首先通過介紹單天線雙

4、向中繼平均和速率的上下界，分析了雙向中繼和速率性能的改善情況。在此基礎上，針對兩源節(jié)點均配備雙天線并采用Alamouti OSTBC傳輸方案、中繼只配備單天線并采用放大轉發(fā)協(xié)議的雙向中繼場景，文中分析了該方案的平均和速率上下界以及 PEP（成對錯誤概率）上界，同時給出了兩種雙向中繼方案的最優(yōu)功率分配。研究結果表明，雙向中繼能極大地減少傳統(tǒng)單向中繼的頻譜效率損失，與單天線情況相比，OSTBC方案能獲得更高的和速率，并且能夠獲得2階分集階數