無線通信系統(tǒng)協(xié)作分集技術研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代社會對無線通信需求的增加，人們不斷追求更高質(zhì)量的無線傳輸服務。為了對抗無線衰落信道的多徑效應和時變性，首先應采用更適合于其傳輸特性的技術，以降低傳輸差錯率。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。多輸入多輸出(Multiple-Input Multiple-Output，MLMO)技術，能夠?qū)鹘y(tǒng)通信系統(tǒng)中存在的多徑因素變成對用戶通信性能有利的因素，但在實際應用中，由于移動終端物理條件

2、的制約，限制了其技術的應用。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)作分集作為一個嶄新的研究領域，一經(jīng)提出，便在國內(nèi)外引起了人們的廣泛關注。協(xié)作分集的思想具有非常廣闊的應用前景，可應用于蜂窩移動通信系統(tǒng)、無線Ad hoe網(wǎng)絡、無線局域網(wǎng)以及無線傳感器網(wǎng)絡等多種場合。 本文在分析前人研究成果的基礎上，從保證信息傳輸可靠性的角度出發(fā)，重點研究了基于正交信號的兩用戶協(xié)作分集和多中繼協(xié)作分集技術?；?/p>

3、于正交信號的兩用戶協(xié)作分集策略具有簡單可行、延時少、實用性強的優(yōu)點。論文在基于正交信號的兩用戶協(xié)作分集模型基礎上，對以下四種情況進行了分析：第一，為了更加便于實際系統(tǒng)的應用，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，對于信道條件較差的用戶可以顯著提高傳輸可靠性，但是對于信道條件較好的

4、用戶則存在“門限效應”。第三，論文考慮了用戶間存在相位估計偏差對協(xié)作分集性能的影響。第四，為了有效的緩解基于正交信號的協(xié)作分集技術所存在的“門限效應”，增強協(xié)作方案的公平性，論文在協(xié)作模型中引入鏈路自適應技術。研究表明，自適應協(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。 本文的第二個重點是研究無線網(wǎng)絡環(huán)境下的多中繼協(xié)作策略問題。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)作策略對傳輸性能的影響，相關研究表明：第一，中繼節(jié)點間協(xié)作的多中繼協(xié)作策略1和中繼節(jié)點間不協(xié)作的多中繼協(xié)作策略2的誤符號率的近似表達式是完全一致的，但是策略2相對策略1而言，模型簡單，可實現(xiàn)性更強。論文研究結果顯示，在中繼節(jié)點到目的節(jié)點的信道條件較好時，應優(yōu)先選擇中繼節(jié)點間不協(xié)作的多中繼協(xié)作策略2；第二，在前兩種協(xié)作策略的基礎上討論兩種功率分配方案，論文通過理論推導揭示，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)點到目的節(jié)點的信道條件無關，而僅僅與信源到中繼節(jié)點及中繼節(jié)點到目的節(jié)點的信道條件有關。具體來說，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)點到目的節(jié)點的信道條件好于信源到中繼節(jié)點的情況，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)點的信道條件好于中繼節(jié)點到目的節(jié)點的情