協(xié)作通信中增強(qiáng)中繼及分布式空時(shí)編碼技術(shù)研究.pdf

1、MIMO系統(tǒng)中單個(gè)終端安裝多天線(xiàn)受到終端尺寸，體積和功耗等的限制，而協(xié)作通信技術(shù)的出現(xiàn)解決了這一難題。協(xié)作分集技術(shù)通過(guò)利用空間中獨(dú)立分布的中繼節(jié)點(diǎn)構(gòu)成虛擬MIMO系統(tǒng)，從而獲得空間分集，近年來(lái)已經(jīng)成為無(wú)線(xiàn)通信領(lǐng)域新的研究熱點(diǎn)。單中繼協(xié)作協(xié)議主要有AF和DF協(xié)議，其中AF協(xié)議指中繼在收到源節(jié)點(diǎn)的信號(hào)后進(jìn)行放大轉(zhuǎn)發(fā)，該協(xié)議簡(jiǎn)單，系統(tǒng)復(fù)雜度低，但在放大噪聲的同時(shí)容易放大噪聲，帶來(lái)噪聲延播;DF協(xié)議是指中繼對(duì)接收到的源節(jié)點(diǎn)的信息進(jìn)行譯碼，并判斷

2、譯碼正確與否，如果譯碼正確就向目的節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)譯碼后信息，系統(tǒng)能夠獲得較好的性能，但是對(duì)中繼要求較高，系統(tǒng)較復(fù)雜。Laneman在2004年提出了增強(qiáng)中繼的概念，和ARQ技術(shù)相結(jié)合，如果直傳鏈路失敗，則中繼進(jìn)行協(xié)作轉(zhuǎn)發(fā)，目的節(jié)點(diǎn)結(jié)合信源直傳和中繼轉(zhuǎn)發(fā)的信號(hào)進(jìn)行譯碼，如果直傳鏈路成功，則中繼退出協(xié)作。增強(qiáng)中繼技術(shù)通過(guò)結(jié)合ARQ技術(shù)進(jìn)行跨層聯(lián)合優(yōu)化，提高了系統(tǒng)的頻譜利用率同時(shí)也獲得了理想的系統(tǒng)中斷性能?？諘r(shí)編碼是MIMO技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)，被引入

3、到協(xié)作通信中形成了分布式空時(shí)編碼，在多中繼協(xié)作場(chǎng)景中得到了廣泛應(yīng)用。
　　 本文首先從協(xié)作通信的幾種應(yīng)用場(chǎng)景出發(fā)，分析了三種常用的協(xié)作協(xié)議，并介紹了在本文中涉及的有關(guān)協(xié)作通信的幾種關(guān)鍵技術(shù)。根據(jù)節(jié)點(diǎn)間距離信息對(duì)中繼協(xié)議性能的影響，我們提出了基于距離信息的協(xié)議切換方案。對(duì)于三節(jié)點(diǎn)經(jīng)典模型，考慮路徑損耗因素，基于中斷概率最優(yōu)，通過(guò)理論推導(dǎo)和系統(tǒng)仿真得到臨界距離比值，利用該臨界距離值進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換，在降低系統(tǒng)復(fù)雜度的基礎(chǔ)上保持了系統(tǒng)較好

4、的中斷性能。對(duì)于兩中繼分布式STBC協(xié)作場(chǎng)景，我們分析了SNR和節(jié)點(diǎn)間距離對(duì)系統(tǒng)性能影響大小，設(shè)計(jì)了基于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的的協(xié)議轉(zhuǎn)換模式。
　　 接下來(lái)本論文提出了一種基于STBC兩用戶(hù)增強(qiáng)協(xié)作系統(tǒng)，該方案基于STBC和ARQ技術(shù)，并結(jié)合了基于距離信息的協(xié)議切換方案。通過(guò)判斷目的節(jié)點(diǎn)能否正確解碼兩用戶(hù)信息，構(gòu)成不同的協(xié)作場(chǎng)景:當(dāng)目的節(jié)點(diǎn)接收兩用戶(hù)信息都錯(cuò)誤時(shí)，在協(xié)作用戶(hù)處進(jìn)行協(xié)議切換，依據(jù)節(jié)點(diǎn)間距離信息的不同，可以采用基于STBC-

5、IDF協(xié)議或STBC-IAF協(xié)議的協(xié)作傳輸方案;當(dāng)目的節(jié)點(diǎn)接收其中一個(gè)用戶(hù)信息正確，另一個(gè)錯(cuò)誤時(shí)，依據(jù)節(jié)點(diǎn)間距離信息的不同，可以采用基于IDF協(xié)議或IAF協(xié)議的協(xié)作傳輸方案。
　　 最后基于EO-STBC，提出了一種利用有限反饋信息的分布式多中繼空時(shí)編碼方案。該方案編碼方式靈活，對(duì)參與中繼的個(gè)數(shù)要求無(wú)固定限制，各個(gè)中繼有固定編碼規(guī)則，節(jié)點(diǎn)間無(wú)需通信。通過(guò)理論推導(dǎo)和分析，我們得到了該方案在高信噪比下的平均誤比特率表達(dá)式。此外，我們