無線通信中協(xié)同分集的性能分析與編碼技術(shù)研究.pdf

1、信道衰落是制約無線通信的瓶頸之一，分集是一種抵抗衰落的有效技術(shù)。與時(shí)間分集和頻率分集相比，空間分集技術(shù)可以在不增加時(shí)間或頻率資源的前提下提高系統(tǒng)的可靠性。眾多空間分集技術(shù)中，在收發(fā)兩端同時(shí)采用多根天線的多輸入多輸出(Multi-Input Multi-Output，MIMO)技術(shù)可獲得高分集增益并增加頻譜利用率，成為了近十多年無線通信的研究熱點(diǎn)之一。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。因此出現(xiàn)

2、了一種新的空間分集技術(shù)--協(xié)同分集(Cooperative Diversity)，它可使單天線終端在多用戶或中繼環(huán)境下通過共享它們的天線而構(gòu)成能取得空間分集的虛擬MIMO系統(tǒng)，同時(shí)可以提高蜂窩小區(qū)邊緣用戶的性能和基站覆蓋面積，是近幾年繼MIMO之后的一個(gè)新興的研究方向。本文主要研究無線通信中協(xié)同分集技術(shù)的理論性能、空時(shí)編碼設(shè)計(jì)及在多載波無線通信系統(tǒng)中的協(xié)同信號(hào)設(shè)計(jì)與性能分析問題。 第二章研究了平坦衰落下未編碼協(xié)同通信的性能。首先

3、仿真了不同數(shù)目的中繼節(jié)點(diǎn)時(shí)協(xié)同通信系統(tǒng)性能，結(jié)果表明采用一個(gè)中繼能獲得最大平均增益。接著研究了在協(xié)同通信網(wǎng)絡(luò)中，能夠正確譯碼的中繼的個(gè)數(shù)服從均勻分布、泊松分布或正態(tài)分布三種情形，并推導(dǎo)出相應(yīng)的誤符號(hào)率的閉合表達(dá)式。最后介紹了基于信號(hào)空間分集技術(shù)的協(xié)同通信系統(tǒng)，通過仿真驗(yàn)證了正交相移鍵控(QuadraturePhase Shift Keying，QPSK)調(diào)制下最優(yōu)旋轉(zhuǎn)角度，并得出了二進(jìn)制相移鍵控(BinaryPhase Shift Ke

4、ying，BPSK)調(diào)制下最優(yōu)旋轉(zhuǎn)角度。BPSK調(diào)制下，當(dāng)BER=10-4時(shí)采用最優(yōu)選擇角度相比不旋轉(zhuǎn)可獲得8.5dB增益。 第三章研究了平坦衰落下分布式空時(shí)編碼的性能。首先介紹了MIMO系統(tǒng)中采用兩天線空時(shí)分組碼(Alamouti碼)的基本原理，接著研究了采用分布式兩天線空時(shí)分組碼(Alamouti碼)的協(xié)同通信系統(tǒng)，推導(dǎo)出放大前傳(Amplify-and-Forward，AF)和自適應(yīng)解碼前傳(Decode-and-Forw

5、ard，DF)方式下采用分布式Alamouti碼的協(xié)同通信系統(tǒng)的誤符號(hào)率。最后推導(dǎo)出自適應(yīng)DF方式下采用BPSK調(diào)制時(shí)中繼節(jié)點(diǎn)的最優(yōu)位置，并通過仿真得出其它中繼信號(hào)處理方式和調(diào)制下的最優(yōu)中繼位置。第四章研究了頻率選擇性衰落下正交頻分復(fù)用(Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing，OFDM)協(xié)同通信的性能。首先推導(dǎo)出BPSK和16進(jìn)制正交幅度調(diào)制(Quadrature Amplitude Modu