中繼協(xié)同系統(tǒng)自適應(yīng)傳輸技術(shù)研究.pdf

1、為了滿足日趨增長(zhǎng)的高速率、大容量、多類型的無線多媒體業(yè)務(wù)需求，中繼協(xié)同通信成為多輸入多輸出（MIMO）技術(shù)之后，4G系統(tǒng)的新興研究方向之一。MIMO技術(shù)雖然可獲得高分集增益、提升頻帶利用率，但由于能量、價(jià)格、尺寸等因素的限制，以便攜為目的的移動(dòng)終端使用多根天線面臨困難。中繼協(xié)同系統(tǒng)則解決了此問題，將中繼節(jié)點(diǎn)理解為分布式天線，從而使單天線終端共享其他網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的空間資源，構(gòu)成虛擬MIMO系統(tǒng)，獲取空間分集，同時(shí)蜂窩小區(qū)邊緣用戶的性能得到提升

2、，基站覆蓋面積得到擴(kuò)展。本論文主要對(duì)中繼協(xié)同系統(tǒng)中的自適應(yīng)傳輸技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并分別從理論分析及仿真的角度研究其性能。
　　 論文的前期工作是對(duì)傳統(tǒng)中繼協(xié)同技術(shù)進(jìn)行研究、分析性能。一方面，總結(jié)歸納了放大轉(zhuǎn)發(fā)（AF）、解碼轉(zhuǎn)發(fā)（DF）、解碼放大轉(zhuǎn)發(fā)（DAF）、增量轉(zhuǎn)發(fā)（IRF）、編碼協(xié)同（CC）等五種傳統(tǒng)中繼轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制的實(shí)現(xiàn)算法，并推導(dǎo)了AF、DF及DAF的成功解碼概率公式。另一方面，對(duì)AF、DF、選擇式解碼轉(zhuǎn)發(fā)（SDF）、DAF進(jìn)行

3、仿真，在不存在源節(jié)點(diǎn)—目的節(jié)點(diǎn)鏈路、存在該鏈路兩種場(chǎng)景下，比較各轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制的誤塊率（BLER）性能，同時(shí)對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行理論分析。
　　 論文的主要工作是設(shè)計(jì)自適應(yīng)中繼協(xié)同技術(shù)，分別研究了單中繼、多中繼兩種場(chǎng)景，在中繼轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議、協(xié)同重傳、分布式空時(shí)塊碼（DSTBC）等技術(shù)領(lǐng)域引入自適應(yīng)機(jī)制，從而改善系統(tǒng)傳輸?shù)目煽啃约坝行?。論文所提技術(shù)包括：
　　 1.基于模擬網(wǎng)絡(luò)編碼（ANC）技術(shù)，提出一種自適應(yīng)中繼轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制。首先將物理層

4、網(wǎng)絡(luò)編碼（PNC）從操作級(jí)別及操作域兩個(gè)角度進(jìn)行分類，然后對(duì)PNC中應(yīng)用最為廣泛的一類分支ANC進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，引入星座旋轉(zhuǎn)從而突破了傳統(tǒng)NC解碼需要先驗(yàn)信息輔助的局限。在此改進(jìn)ANC算法的基礎(chǔ)上，提出自適應(yīng)中繼轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制：參照中繼節(jié)點(diǎn)對(duì)當(dāng)前幀及上一幀數(shù)據(jù)的循環(huán)冗余校驗(yàn)結(jié)果，轉(zhuǎn)發(fā)方案在四種可選策略中自適應(yīng)切換，避免誤碼傳播的同時(shí)，能保證分集增益最大化。另外對(duì)接收機(jī)算法進(jìn)行自適應(yīng)設(shè)計(jì)，解碼復(fù)雜度低且可有效避免相鄰幀間數(shù)據(jù)的干擾。通過對(duì)分集度和

5、吞吐量進(jìn)行理論分析及性能仿真，均能發(fā)現(xiàn)所提機(jī)制相比于傳統(tǒng)SDF方案的性能優(yōu)勢(shì)。
　　 2.基于分層調(diào)制技術(shù)，提出一種無額外資源開銷的協(xié)同重傳方案。首先以16QAM星座圖為例，分析了分層調(diào)制同重傳結(jié)合的兩種傳統(tǒng)方案：比特位置置換及QPSK符號(hào)功率置換，給出仿真結(jié)果。然后提出自適應(yīng)協(xié)同重傳方案：一方面，設(shè)計(jì)了新傳幀和重傳幀數(shù)據(jù)通過分層調(diào)制合并發(fā)送，從而使重傳不消耗額外的時(shí)隙資源；另外一方面，為保證新傳幀的傳輸不因重傳而受到延遲，其傳

6、輸質(zhì)量亦不因新傳幀存在而受到影響，設(shè)計(jì)了重傳的發(fā)起者和發(fā)起時(shí)間依瞬時(shí)信道狀態(tài)信息而定。理論分析和仿真結(jié)果表明，相比于傳統(tǒng)協(xié)同重傳，所提自適應(yīng)重傳方案可顯著提高系統(tǒng)吞吐量，降低中斷概率。
　　 3.基于最小譯碼復(fù)雜度準(zhǔn)正交空時(shí)塊碼（MDC-QO—STBC），提出一種自適應(yīng)分布式空時(shí)塊碼。首先設(shè)計(jì)了基于MDC-QO—STBC的DSTBC（MDC-DSTBC）構(gòu)造方法，包括源節(jié)點(diǎn)、中繼節(jié)點(diǎn)的處理流程。由于MDC-DSTBC滿速率傳輸?shù)?/p>