非理想信道信息下雙向中繼系統(tǒng)性能分析及功率分配.pdf

1、協(xié)作通信技術利用無線網(wǎng)絡中不同節(jié)點信道的獨立性以及無線信道的廣播特性，通過通信節(jié)點共享資源、協(xié)作轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)來獲得分集增益，能夠有效提高無線通信系統(tǒng)的可靠性以及系統(tǒng)的覆蓋范圍。傳統(tǒng)的單向中繼協(xié)作通信技術由于節(jié)點的半雙工特性導致系統(tǒng)的吞吐量有所損失，為了彌補這一缺陷，利用網(wǎng)絡編碼技術提高系統(tǒng)吞吐量的雙向中繼協(xié)作通信技術應運而生。在實際系統(tǒng)中，非理想因素的存在會嚴重影響系統(tǒng)性能，研究非理想因素對雙向中繼系統(tǒng)性能的影響是當前的一個研究熱點。

2、>　　 針對雙向多中繼選擇系統(tǒng)，本文分析了存在信道估計誤差時，采用自適應調(diào)制的三時隙放大轉(zhuǎn)發(fā)-時分廣播協(xié)議系統(tǒng)的性能，利用不等式縮放等數(shù)學工具推導了系統(tǒng)頻譜效率上界的閉式表達式，該上界與蒙特卡洛仿真值相吻合。分析結(jié)果可以看出，當存在信道估計誤差時，系統(tǒng)由于自干擾不能完全被消除而變成干擾受限系統(tǒng)，從性能上看主要體現(xiàn)在會出現(xiàn)容量平臺。為了降低信道估計誤差等非理想因素對系統(tǒng)性能產(chǎn)生的影響，論文提出了一種基于最大化平均頻譜效率的最優(yōu)功率分配策

3、略，該策略是基于統(tǒng)計的信道估計信息，與基于瞬時信道信息的功率分配策略相比，該策略更適合于快變的信道場景。
　　 針對雙向多用戶中繼系統(tǒng)，本文分析了同時存在信道估計誤差以及反饋時延時，采用自適應調(diào)制的兩時隙放大轉(zhuǎn)發(fā)-多址廣播協(xié)議系統(tǒng)的性能。首先推導了多用戶雙向中繼系統(tǒng)準確的平均頻譜效率的閉式表達式，然后利用不等式的一些性質(zhì)推導了該系統(tǒng)的中斷概率下界表達式，推導的理論結(jié)果與蒙特卡洛仿真值相吻合;接著本文給出了平均頻譜效率以及中斷概率

4、的漸進表達式。從分析結(jié)果可以看出，當存在信道估計誤差時，無論有多少用戶或者是否存在反饋時延，系統(tǒng)的平均頻譜效率都會出現(xiàn)容量平臺，中斷概率會出現(xiàn)錯誤平臺，導致系統(tǒng)的分集增益降為零;當不存在信道估計誤差時，反饋時延的存在會降低系統(tǒng)的性能，并且不論有多少用戶，系統(tǒng)的分集增益始終為1。為了降低信道估計誤差以及反饋時延導致的過時信道信息對雙向多用戶中繼系統(tǒng)性能的影響，本文最后基于最大化平均頻譜效率準則提出了一種最優(yōu)的功率分配策略，仿真結(jié)果表明，本