多天線終端協(xié)作式MIMO系統(tǒng)關鍵技術研究.pdf

1、在無線通信系統(tǒng)中,多徑傳播所引起的信號衰落嚴重影響了傳輸?shù)馁|(zhì)量,并極大限制了系統(tǒng)的容量。多天線分集技術是一種可以有效對抗衰落的方法,然而由于體積、功耗以及硬件復雜性等方面的限制,一些通信系統(tǒng)的移動終端很難配置多個天線。在這種背景下,協(xié)作分集技術被提出并得到了日益廣泛的關注。
　　協(xié)作分集在一些文獻中也稱為協(xié)作式 MIMO,是一種新的空域分集方式,使具有單天線的移動終端通過共享彼此的天線也可以獲得分集的效果。由于移動終端間的距離通常

2、遠遠大于數(shù)倍的波長,信道間的相關性大大降低,從而可以使信道容量最大化。然而,移動終端的多天線化是發(fā)展的必然趨勢,在多天線終端的無線網(wǎng)絡中仍然存在協(xié)作問題,具有多天線終端的協(xié)作式 MIMO可使系統(tǒng)性能得到進一步的提升。本文圍繞采用解碼轉發(fā)方式的多天終端協(xié)作式MIMO,對其協(xié)作方法、功率分配、協(xié)作伙伴選擇等問題進行了研究。
　　研究了多天線終端協(xié)作式MIMO的協(xié)作方法,提出了兩種適用于不同情況的自適應協(xié)作算法。在對采用解碼轉發(fā)方式的多

3、天線終端協(xié)作 MIMO誤比特率性能進行詳細分析的基礎上，給出了協(xié)作方式誤比特率性能優(yōu)于非協(xié)作方式時各個鏈路瞬時信噪比所需要滿足的條件。對于網(wǎng)絡中通信量較小,空閑信道資源較多的情況,可以采用最小化誤比特率的自適應協(xié)作算法,根據(jù)各個鏈路的實時信噪比選擇直接傳輸模式或解碼轉發(fā)協(xié)作模式,使系統(tǒng)的誤比特率最小,同時消耗的能量和占用的信道資源相對于一般的協(xié)作方式也較少。對于網(wǎng)絡中通信量較大,空閑信道資源較少的情況,可以采用最小化占用信道資源的自適應

4、協(xié)作算法,在滿足一定誤比特率要求的前提下,優(yōu)先選擇直接傳輸模式,從而大大減少了消耗的能量和占用的信道資源,并降低了系統(tǒng)的中斷概率。
　　對多天線終端協(xié)作式 MIMO的功率分配方法進行了研究,提出了基于黃金分割迭代的功率優(yōu)化分配算法以及兩種簡化的功率分配算法。這幾種算法將最小化能量消耗作為優(yōu)化目標,滿足系統(tǒng)一定誤比特率要求的前提下,根據(jù)各個鏈路的實時信噪比,在源節(jié)點與中繼節(jié)點間動態(tài)地進行功率分配,使系統(tǒng)總的發(fā)射功率最小,即能量增益最

5、大?；邳S金分割迭代的功率優(yōu)化分配算法可以通過迭代使包含功率分配系數(shù)最優(yōu)解的區(qū)間逐漸縮小,從而可以獲得滿足一定精度要求的最優(yōu)解;而兩種簡化功率分配算法分別通過設置協(xié)作門限、縮小初始區(qū)間以及直接利用最優(yōu)功率分配系數(shù)近似值公式等方法,使計算的復雜度大大降低,也可以獲得與基于黃金分割迭代的功率優(yōu)化分配算法相近的能量增益。
　　對多天線終端協(xié)作式MIMO系統(tǒng)的協(xié)作伙伴選擇方法進行了研究。在比較經(jīng)典的最差鏈路優(yōu)先算法的基礎上進行改進,提出了