中繼協(xié)同MIMO-OFDM系統(tǒng)功率分配方案的研究.pdf

1、無線協(xié)同通信是目前研究的熱點(diǎn)問題，它利用虛擬天線陣列的相互協(xié)作來獲得用戶分集和空間分集增益，能為系統(tǒng)提供較高的數(shù)據(jù)傳輸速率，使系統(tǒng)的覆蓋范圍增大等。MIMO（Multiple Input Multiple Output）系統(tǒng)在接收端和發(fā)射端配置多個(gè)天線，利用信號(hào)傳輸過程中產(chǎn)生的多徑效應(yīng)，抑制信道衰落，能在不增加帶寬的情況下，成倍地提高系統(tǒng)的容量和頻譜效率，成功解決了系統(tǒng)帶寬問題。OFDM（Orthogonal Frequency Div

2、ision Multiplexing）技術(shù)，通過將寬帶信道轉(zhuǎn)化成若干個(gè)相互正交的窄帶子信道，當(dāng)這些子信道上的信號(hào)帶寬小于信道的相關(guān)帶寬時(shí)，信道上的頻率選擇性衰落可以被有效地抑制。
　　MIMO-OFDM系統(tǒng)集合了 MIMO和OFDM兩大技術(shù)優(yōu)勢(shì)，可以有效的對(duì)抗多徑效應(yīng)、頻率選擇性衰落，提高系統(tǒng)的可靠性、數(shù)據(jù)傳輸速率和頻譜利用率。加入?yún)f(xié)同技術(shù)的 MIMO-OFDM系統(tǒng)無疑具有更佳的性能表現(xiàn)。對(duì)于無線協(xié)同系統(tǒng)，合理的資源分配、有效的功

3、率分配方案不僅能節(jié)約資源，更能大大的提高系統(tǒng)性能。本文主要從兩個(gè)方面，研究了基于信道容量最大化的中繼協(xié)同MIMO-OFDM系統(tǒng)功率分配問題。
　　首先，對(duì)于多中繼放大轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)同分集系統(tǒng)下的功率分配問題，在約束系統(tǒng)總功率的條件下，通過系統(tǒng)建模和運(yùn)用二分搜索算法，得出了最大化信道容量下的最優(yōu)功率分配算法的解。理論分析和仿真驗(yàn)證了在隨機(jī)瑞利信道下，提出的算法較等功率分配方案下的性能有較大的提高。同時(shí)仿真驗(yàn)證了系統(tǒng)信道容量分別與系統(tǒng)總功率，

4、中繼位置及個(gè)數(shù)的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)表明，只要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行合理的資源分配，總是存在最優(yōu)的中繼位置、中繼個(gè)數(shù)和最優(yōu)的功率分配方案使得系統(tǒng)性能最優(yōu)。
　　接著，對(duì)于譯碼轉(zhuǎn)發(fā)中繼協(xié)同傳輸?shù)膬商?MIMO-OFDM系統(tǒng)的信道容量最大化下的功率分配問題，在源節(jié)點(diǎn)和中繼節(jié)點(diǎn)發(fā)射功率分別受限的條件下，首先提出了一種基于改進(jìn)的差分進(jìn)化的智能功率分配算法。然后將非線性優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化為較易處理的線性優(yōu)化問題，通過構(gòu)造 Lagrange函數(shù)并借助 KKT條件、二分