協(xié)作通信中繼協(xié)議及最優(yōu)中繼選擇策略研究.pdf

1、目前，協(xié)作通信技術(shù)已成為無線通信領(lǐng)域的一個前沿研究熱點。該技術(shù)通過中繼協(xié)作可有效抵抗無線信道的衰落特性及不穩(wěn)定性，從而提升通信系統(tǒng)傳輸性能。本文圍繞無線協(xié)作通信的中繼技術(shù)開展相關(guān)研究，主要針對協(xié)作通信的中繼協(xié)議及最優(yōu)中繼選擇策略進行了研究。論文研究的主要內(nèi)容和創(chuàng)新點如下：
　　1.分析比較了幾種典型的中繼協(xié)議性能，并針對放大轉(zhuǎn)發(fā)(Amplify-and-Forward, AF)協(xié)議的噪聲放大和解碼轉(zhuǎn)發(fā)(Decode-and-For

2、ward, DF)協(xié)議的錯誤傳播問題，通過引入自動重傳請求(Automatic Repeat-Request, ARQ)方式的增量中繼，提出了一種增強選擇的混合譯碼放大轉(zhuǎn)發(fā)(Incremental Selection Hybrid Decode-Amplify Forward, ISHDAF)協(xié)議。該協(xié)議可根據(jù)目的節(jié)點的反饋信息，分別決定采用直接傳輸、源節(jié)點重傳和協(xié)作傳輸。理論分析與數(shù)值仿真表明，該協(xié)議不僅能提高混合譯碼放大轉(zhuǎn)發(fā)(Hyb

3、rid Decode-Amplify Forward, HDAF)協(xié)議的頻譜效率，且和增強選擇的放大轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議(Incremental Selection Amplify-and-Forward, ISAF)相比，還能改善系統(tǒng)誤碼率和中斷性能。在誤碼率同為10-5時，ISHDAF協(xié)議相比ISAF協(xié)議約有1dB的信噪比增益；當(dāng)中斷概率為10-2時，ISHDAF協(xié)議的性能比ISAF協(xié)議提高了0.7dB。
　　2.總結(jié)和比較了基于不同準則

4、的中繼選擇策略，其中機會中繼選擇策略通過選擇最優(yōu)中繼參與協(xié)作，可獲得與全中繼協(xié)作相同的分集增益，且具有較好的自適應(yīng)性。于是，結(jié)合機會中繼，提出了一種HDAF協(xié)議下的最優(yōu)中繼選擇策略。相對固定中繼協(xié)議下的中繼選擇策略，該策略能更好地改善系統(tǒng)誤碼和中斷性能，且中繼數(shù)量越多，它所體現(xiàn)的性能改善也越顯著。在中斷概率為102，中繼數(shù)量從2增到8時，該策略可獲約5dB的性能增益；當(dāng)誤碼率為103時，相對2個中繼，所提策略在8個中繼時約有2dB的信噪

5、比增益。
　　3.為了提高全天候協(xié)作系統(tǒng)的頻譜效率，提出了一種基于門限決策的選擇解碼轉(zhuǎn)發(fā)(Selection Decode-and-Forward, SDF)協(xié)議下的最優(yōu)中繼選擇策略，并推導(dǎo)了該策略在高信噪比時中斷概率和頻譜效率的近似表達式。仿真分析表明，該策略可根據(jù)不同的信噪比環(huán)境和中繼節(jié)點數(shù)目來選取適當(dāng)?shù)膮f(xié)作門限，從而改善系統(tǒng)頻譜效率和中斷概率。當(dāng)信噪比較低且中繼較少時，不同門限下的中斷概率相差不多，協(xié)作門限增加0.09，系統(tǒng)