無線通信中協(xié)作分集技術(shù)及性能的研究.pdf

1、無線信道的衰落特性是阻礙無線通信服務(wù)質(zhì)量提高的主要原因之一，分集合并技術(shù)是對抗無線信道多徑衰落最有效的方式之一，但是在某些場合，移動終端受體積和功耗等原因的限制，不適于配置多根天線，所以協(xié)作分集技術(shù)應(yīng)運而生。
　　協(xié)作分集技術(shù)利用了無線電波的廣播特性，系統(tǒng)中的每個用戶都可以接收到源節(jié)點的發(fā)射信號，從而可以作為中繼節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)源信號至目的節(jié)點，這樣，系統(tǒng)中的各個用戶共享其天線，形成了虛擬多天線系統(tǒng)，可以提高無線通信系統(tǒng)的可靠性和有效性，

2、降低中斷概率。但在現(xiàn)有對協(xié)作分集技術(shù)的研究中，仍然存在一些問題：對協(xié)作分集技術(shù)的性能研究不夠全面，協(xié)作分集技術(shù)的應(yīng)用還有擴展空間等。因此，本論文主要從三個方面對協(xié)作分集技術(shù)進行研究：協(xié)作策略、協(xié)作分集性能及擴展應(yīng)用。
　　在增強型放大前傳IAF系統(tǒng)中，接收端可以根據(jù)信道狀況在直接鏈路和中繼鏈路之間切換，當(dāng)直接鏈路不滿足傳輸要求時，無條件的切換到中繼支路工作，為了給切換增加限制條件，即選擇滿足接收性能要求的中繼支路，提出了兩中繼的增

3、強型放大前傳2R-IAF協(xié)作分集系統(tǒng)：即在IAF系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加一個備選中繼，由接收端根據(jù)信道狀態(tài)自適應(yīng)地進行切換，選擇協(xié)作伙伴。給出了2R-IAF系統(tǒng)的誤碼率和中斷概率的閉合表達(dá)式，通過對系統(tǒng)的性能的仿真和分析，得出結(jié)論：增加了備選中繼可以很大的提高系統(tǒng)的誤碼率性能和中斷性能；并通過仿真給出了系統(tǒng)的最佳切換門限，在實際應(yīng)用中，可以根據(jù)通信要求來靈活設(shè)定門限。論文還給出了2R-IAF的二階統(tǒng)計特性的閉合表達(dá)式，仿真分析證明了系統(tǒng)二階統(tǒng)計

4、特性也依賴于切換門限和中斷門限的選擇。
　　針對二階統(tǒng)計特性在通信系統(tǒng)設(shè)計中的重要性與傳統(tǒng)萊斯公式的復(fù)雜性，提出一種離散的分析自適應(yīng)協(xié)作分集技術(shù)二階統(tǒng)計特性的方法，給出了LCR和AOD閉合表達(dá)式，只與中繼支路和直接鏈路的LCR和CDF有關(guān)，對于分段不連續(xù)的包絡(luò)過程，代之以單支路的二階統(tǒng)計特性，克服了求導(dǎo)的困難，易于計算，而且對具有復(fù)雜協(xié)作策略的協(xié)作分集系統(tǒng)的二階統(tǒng)計特性的計算，提供了一種通用的方法。論文首次給出了Rayleigh信

5、道下，IAF系統(tǒng)在采用MRC接收和只輸出單支路信號時，系統(tǒng)LCR和AOD的閉合表達(dá)式。
　　應(yīng)用離散方法，論文給出了Nakagami-m信道下增強選擇解碼中繼ISDF系統(tǒng)的中斷概率和二階統(tǒng)計特性的閉合表達(dá)式。通過分析仿真表明了ISDF中繼系統(tǒng)可以提高系統(tǒng)的中斷性能，并且當(dāng)切換門限與中斷門限相等時，系統(tǒng)的中斷性能最佳；同時給出了從系統(tǒng)LCR和AOD不同角度選擇最佳門限時，切換門限與中斷門限的關(guān)系，在實際通信時，可以根據(jù)通信要求來選取

6、適當(dāng)?shù)拈T限。最后還通過仿真表明ISDF中繼系統(tǒng)的中斷性能和二階統(tǒng)計特性受到了源節(jié)點到中繼S-R鏈路和中繼到目的地R-D鏈路中較差的鏈路所限制。當(dāng)S-R和R-D的信道參數(shù)m相等時，系統(tǒng)的二階統(tǒng)計特性最佳，從而給出了實際應(yīng)用中，選擇中繼的條件。
　　最后論文將協(xié)作分集技術(shù)應(yīng)用于多用戶OFDM系統(tǒng)，提出了子載波協(xié)作技術(shù)。在當(dāng)某個子載波進入深衰落時，選擇另外的子載波進行協(xié)作。通過對反饋概率進行分析，得出了一個子載波需要協(xié)作的概率遠(yuǎn)大于多個

7、載波需要協(xié)作的概率，所以簡單的考慮單個子載波需要協(xié)作的情況。并給出了子載波協(xié)作OFDM系統(tǒng)的功率分配策略。當(dāng)所有子載波都滿足傳輸條件時，采用平均功率分配的策略，當(dāng)有子載波不滿足接收門限時，調(diào)整功率分配方法。為了降低系統(tǒng)的反饋負(fù)擔(dān)和復(fù)雜度，還提出了自適應(yīng)子載波協(xié)作策略，即改變了每個OFDM符號都進行子載波分配的方法，只有在系統(tǒng)容量惡化到不能滿足要求時，才根據(jù)反饋重新進行子載波分配。通過誤碼率比較，說明了采用子載波協(xié)作技術(shù)可以改善系統(tǒng)的誤碼