無線協(xié)同中繼技術(shù)及性能研究.pdf

1、未來無線移動通信系統(tǒng)對數(shù)據(jù)傳輸速率、通信可靠性及有效性提出了更高的要求。分集技術(shù)是提高通信鏈路可靠性的有效方式，一般分為：空間分集、頻率分集和時間分集。由于移動終端體積受限，無法利用多天線技術(shù)獲得空間分集增益。而協(xié)同中繼技術(shù)作為一種新的空間分集形式，能夠在不增加終端體積的情況下獲得空間分集增益，受到人們的普遍關(guān)注。協(xié)同中繼技術(shù)充分利用了無線電波的廣播特性，使無線網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點相互協(xié)作形成了虛擬的天線陣列來實現(xiàn)空間分集，提高了系統(tǒng)的抗衰落能

2、力及系統(tǒng)容量，成為未來寬帶無線通信系統(tǒng)物理層的關(guān)鍵性技術(shù)。協(xié)同中繼系統(tǒng)根據(jù)在中繼節(jié)點對接收信號的處理方式不同可以大致分為：放大中繼（AF）、解碼中繼（DF）及編碼協(xié)作（CC）。本論文主要針對兩跳放大中繼系統(tǒng)和解碼中繼系統(tǒng)的性能進(jìn)行全面分析，并對其中的分集技術(shù)及信道估計算法進(jìn)行深入的研究。本論文的主要工作及創(chuàng)新點包括以下內(nèi)容：
　　 第一，針對放大中繼系統(tǒng)，提出了一種新的性能分析方法，研究放大中繼在非對稱Nakagami-m衰落信

3、道下的各性能參數(shù)，包括固定增益中繼和可變增益中繼的總信噪比的概率密度函數(shù)（PDF）、固定增益中繼鏈路的矩母函數(shù)（MGF）、各階矩以及衰落總量（AoF），并推導(dǎo)出各性能參數(shù)的數(shù)學(xué)表達(dá)式。對于可變增益中繼鏈路，為了便于處理，我們利用概率密度函數(shù)的近似值推導(dǎo)出矩母函數(shù)、各階矩以及衰落總量的界?；诖?，我們求得固定增益中繼鏈路平均符號錯誤概率的準(zhǔn)確值及可變增益中繼鏈路平均符號錯誤概率的近似值。推導(dǎo)出的理論結(jié)果通過計算機(jī)仿真得到驗證，為評價放大中

4、繼系統(tǒng)實際性能提供了重要的理論參考。
　　 第二，在解碼中繼系統(tǒng)中，研究了固定解碼中繼和選擇性解碼中繼在非對稱Nakagami-m衰落信道中的各性能參數(shù)包括總信噪比的概率密度函數(shù)、累積分布函數(shù)、中斷概率、瞬時總信噪比的各階矩、衰落總量及平均誤符號率。并推導(dǎo)出了各性能參數(shù)的閉式數(shù)學(xué)表達(dá)式，通過計算機(jī)仿真驗證了得到的理論結(jié)果。此外，我們還給出了多用戶情況下采用最大接收信噪比調(diào)度算法的系統(tǒng)中斷概率閉式表達(dá)式。這些性能參數(shù)從各個不同角度

5、描述了固定解碼和選擇性解碼中繼通信系統(tǒng)的性能，所推出的性能參數(shù)表達(dá)式均由容易處理的特殊函數(shù)組成，對評價解碼中繼系統(tǒng)的性能具有重要理論價值。
　　 第三，在移動蜂窩通信系統(tǒng)中，基站配置多天線是可行的。在基站作為信源節(jié)點并且配置多天線的情況下，針對一個信源節(jié)點、多個中繼節(jié)點、多個用戶的場景，采用了最大接收信噪比調(diào)度算法，研究了該場景下固定增益放大中繼和可變增益放大中繼系統(tǒng)的中斷概率性能。并推導(dǎo)出固定增益放大中繼系統(tǒng)與可變增益放大中繼