無(wú)線通信系統(tǒng)協(xié)作分集技術(shù)研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代社會(huì)對(duì)無(wú)線通信需求的增加，人們不斷追求更高質(zhì)量的無(wú)線傳輸服務(wù)。為了對(duì)抗無(wú)線衰落信道的多徑效應(yīng)和時(shí)變性，首先應(yīng)采用更適合于其傳輸特性的技術(shù)，以降低傳輸差錯(cuò)率。其次，在不增加發(fā)送功率或系統(tǒng)帶寬的情況下，克服多徑衰落的有效方法是采用各種分集技術(shù)。多輸入多輸出(Multiple-Input Multiple-Output，MLMO)技術(shù)，能夠?qū)鹘y(tǒng)通信系統(tǒng)中存在的多徑因素變成對(duì)用戶通信性能有利的因素，但在實(shí)際應(yīng)用中，由于移動(dòng)終端物理?xiàng)l件

2、的制約，限制了其技術(shù)的應(yīng)用。由此人們從中繼信道得到啟發(fā)，由Sendonaris首先提出了協(xié)作分集的概念。協(xié)作分集作為一個(gè)嶄新的研究領(lǐng)域，一經(jīng)提出，便在國(guó)內(nèi)外引起了人們的廣泛關(guān)注。協(xié)作分集的思想具有非常廣闊的應(yīng)用前景，可應(yīng)用于蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)、無(wú)線Ad hoe網(wǎng)絡(luò)、無(wú)線局域網(wǎng)以及無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)等多種場(chǎng)合。 本文在分析前人研究成果的基礎(chǔ)上，從保證信息傳輸可靠性的角度出發(fā)，重點(diǎn)研究了基于正交信號(hào)的兩用戶協(xié)作分集和多中繼協(xié)作分集技術(shù)?；?/p>

3、于正交信號(hào)的兩用戶協(xié)作分集策略具有簡(jiǎn)單可行、延時(shí)少、實(shí)用性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。論文在基于正交信號(hào)的兩用戶協(xié)作分集模型基礎(chǔ)上，對(duì)以下四種情況進(jìn)行了分析：第一，為了更加便于實(shí)際系統(tǒng)的應(yīng)用，論文分析了采用等增益合并(EGC)而不是原模型所采用的最大比合并(MRC)。第二，為了更加符合實(shí)際情況，論文著重研究協(xié)作用戶到基站的信道條件不同的情況下的協(xié)作分集性能。研究表明，采用協(xié)作分集策略后，對(duì)于信道條件較差的用戶可以顯著提高傳輸可靠性，但是對(duì)于信道條件較好的

4、用戶則存在“門(mén)限效應(yīng)”。第三，論文考慮了用戶間存在相位估計(jì)偏差對(duì)協(xié)作分集性能的影響。第四，為了有效的緩解基于正交信號(hào)的協(xié)作分集技術(shù)所存在的“門(mén)限效應(yīng)”，增強(qiáng)協(xié)作方案的公平性，論文在協(xié)作模型中引入鏈路自適應(yīng)技術(shù)。研究表明，自適應(yīng)協(xié)作分集不但可以提高信道條件差的用戶的傳輸性能、節(jié)省發(fā)射功率，而且可以有效抑制信道條件好的協(xié)作用戶性能出現(xiàn)明顯的性能惡化。 本文的第二個(gè)重點(diǎn)是研究無(wú)線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的多中繼協(xié)作策略問(wèn)題。在多中繼環(huán)境下，多中繼協(xié)

5、作分集可以顯著提高傳輸可靠性。論文分析了不同的多中繼協(xié)作策略對(duì)傳輸性能的影響，相關(guān)研究表明：第一，中繼節(jié)點(diǎn)間協(xié)作的多中繼協(xié)作策略1和中繼節(jié)點(diǎn)間不協(xié)作的多中繼協(xié)作策略2的誤符號(hào)率的近似表達(dá)式是完全一致的，但是策略2相對(duì)策略1而言，模型簡(jiǎn)單，可實(shí)現(xiàn)性更強(qiáng)。論文研究結(jié)果顯示，在中繼節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的信道條件較好時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選擇中繼節(jié)點(diǎn)間不協(xié)作的多中繼協(xié)作策略2；第二，在前兩種協(xié)作策略的基礎(chǔ)上討論兩種功率分配方案，論文通過(guò)理論推導(dǎo)揭示，總發(fā)射功率固

6、定的平均分配方案FSP-ER和總發(fā)射功率固定的次優(yōu)分配方案FSP-Near Optimal兩種功率分配策略的適用情況與源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的信道條件無(wú)關(guān)，而僅僅與信源到中繼節(jié)點(diǎn)及中繼節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的信道條件有關(guān)。具體來(lái)說(shuō)，總發(fā)射功率固定的次優(yōu)分配方案FSP-Neal Optimal適用于中繼節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的信道條件好于信源到中繼節(jié)點(diǎn)的情況，而總發(fā)射功率固定的平均分配方案FSP-ER策略適用于信源到中繼節(jié)點(diǎn)的信道條件好于中繼節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的情