陰影相關復合衰落信道下的分集中斷性能研究.pdf

1、無線通信系統(tǒng)性能評估和信道模型選擇有著很大的關系，信道模型的準確性和完備性決定著系統(tǒng)性能評估的正確性和有效性。很多研宄中選擇的信道模型就過于簡單，從而導致了不準確或誤導性的性能評估結果。為了克服這種缺陷，需要關注更準確完備且貼合實際的信道模型。一方面，在同時能夠獲得宏分集和微分集增益的應用場景中，比如方興未艾分布式天線系統(tǒng)，復合衰落信道模型的應用越來越受到重視。另一方面，相關陰影效應較相關多徑效應在分集中對系統(tǒng)性能處于支配性的地位。本研

2、究主要內容包括：
　?、呕仡櫫岁幱跋嚓P單純大尺度衰落信道條件下分集系統(tǒng)中斷性能評估方法。接著，轉入陰影相關復合衰落信道下分集系統(tǒng)中斷性能評估問題，并對此提出了完備的解決方案。具體的，在 Nakagami-m小尺度衰落參量m為整數(shù)的特殊約束條件下，提出了陰影相關復合衰落信道向陰影相關單純大尺度衰落信道的近似，使得陰影相關復合衰落信道下分集中斷性能評估問題可以利用陰影相關單純大尺度衰落信道下此類問題的解決方法進行處理；在 m為任意數(shù)的

3、一般約束條件下，提出了兩種準確有效的數(shù)值計算方法來解決陰影相關復合衰落信道下分集系統(tǒng)中斷性能評估問題，并分析了這兩種數(shù)值計算方法的精度和復雜度，給出了在實際應用中的相應選擇方案。最后，利用上述評估方法，提出了陰影相關復合衰落信道條件下混合分集系統(tǒng)中斷性能評估問題的有效解決方案，并通過在典型分布式天線系統(tǒng)中的應用，分析了相關參數(shù)對混合分集系統(tǒng)中斷性能的影響。論文的解決的問題和主要貢獻如下。
　?、圃贜akagami-m小尺度衰落參量

4、m為整數(shù)的特殊約束條件下（包含Rayleigh衰落），針對陰影相關復合衰落信道條件下分集系統(tǒng)中斷性能評估問題，提出了一種簡單易操作的近似方法，使得上述中斷性能評估問題可以轉化為陰影相關單純大尺度衰落信道下的對應問題。具體的，在單個復合衰落信道向大尺度衰落信道近似的基礎上，提出了多維陰影相關復合衰落信道向多維陰影相關大尺度衰落信道的近似方法，通過聯(lián)合匹配給出了原始復合信道衰落參量、相關系數(shù)矩陣和近似后的單純大尺度信道衰落參量、相關系數(shù)矩陣

5、之間的映射關系式，并分析了其近似精度和影響近似精度的參數(shù)。仿真結果驗證了該近似方法的準確性，以及通過其來解決陰影相關復合衰落信道條件下分集系統(tǒng)中斷性能評估問題的有效性。值得注意的是，將陰影相關復合衰落信道近似為陰影相關單純大尺度衰落信道的方法，并不局限于應用在論文中的分集系統(tǒng)中斷性能評估問題，也能夠方便的應用在其它問題中。其潛在的優(yōu)勢是可預見的，必將簡化陰影相關衰落信道上相關問題的解決方法，同時也使得直接利用相關大尺度衰落信道上已有的解

6、決方案和結論成為現(xiàn)實。
　?、窃贜akagami-m小尺度衰落參量m為任意值的一般約束條件下，針對陰影相關復合衰落信道條件下M R C分集系統(tǒng)中斷性能評估問題，將“多個Lognormal隨機變量的和向單個Lognormal隨機變量近似”擴展為“多個任意陰影相關Nakamgai-m/Lognormal隨機變量的和向單個Lognormal隨機變量近似”，從而給出了準確有效的中斷性能評估解決方案。具體的，通過原始隨機變量和與近似后隨機變

7、量的矩生成函數(shù)匹配，以及數(shù)值求解匹配方程式，獲得近似后的單個Lognormal分布參數(shù)，從而利用其對陰影相關復合衰落信道條件下M R C分集系統(tǒng)中斷性能進行評估。仿真結果驗證了該近似方法的準確性和有效性。值得注意的是，該近似方法也具有通用性，并不局限于M RC分集系統(tǒng)中斷性能評估問題，也可以用來處理多個任意陰影相關Nakamgai-m/Lognormal隨機變量的和的問題。
　?、柔槍﹃幱跋嚓P復合衰落信道條件下分集系統(tǒng)中斷性能的數(shù)

8、值評估問題，引入了Genz迭代算法，使得大分集階數(shù)時的數(shù)值計算效率得到了顯著的提高。陰影相關復合衰落信道條件下分集系統(tǒng)中斷性能評估中包含多維Lognormal聯(lián)合分布，且呈現(xiàn)出多重積分的形式，傳統(tǒng)處理方式是使用Gaussian-Herimite多項式方法來對其進行數(shù)值計算。然而，考慮到Gaussian-Hermite多項式方法在分集階數(shù)增大時，其計算負擔指數(shù)級劇增，計算效率驟減，于是引入了計算負擔僅僅隨分集階數(shù)線性增加的Genz迭代算法

9、。通過仿真結果對以上兩種方法在解決陰影相關復合衰落信道下分集系統(tǒng)中斷性能評估問題中的數(shù)值計算精度和效率進行了分析，證實了Genz迭代算法在大分集階數(shù)時優(yōu)于Gaussian-Hermite多項式方法，既能滿足了較高計算精度，又維持了較低計算負擔。由此可見，Genz迭代算法的引入可以高效的解決支路數(shù)目較大的分集系統(tǒng)中斷性能數(shù)值評估問題，能夠方便的適用于大規(guī)模分布式天線系統(tǒng)中。
　?、舍槍﹃幱跋嚓P衰落信道下混合分集系統(tǒng)中斷性能評估問題，

10、按照不同的混合分集方案提出了相應的解決方案，尤其是在OSC宏分集和M RC微分集并存的混合分集系統(tǒng)中，提出了同時考慮任意相關衰落和指數(shù)相關多徑衰落時的中斷性能評估方法。具體的，對于AA型混合分集（宏分集和微分集使用相同的合并策略）中斷性能的評估問題，可以通過調整陰影相關系數(shù)矩陣\bm{\Sigma丨，將其直接等效一般情形下的“陰影相關復合衰落信道下分集系統(tǒng)中斷性能評估”問題；對于AB型混合分集（宏分集和微分集使用不同的合并策略）中斷性能