基于認(rèn)知環(huán)境的多中繼系統(tǒng)性能研究.pdf

1、無(wú)線信號(hào)的傳輸需要頻譜作為媒介，然而，隨著對(duì)無(wú)線資源需求的與日俱增，可利用的所有頻段幾乎沒有了，另外由于頻譜分配的不合理性，使得頻譜已經(jīng)變成一種稀缺資源。認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)被提出后在一定程度上緩解了這種危機(jī)，該技術(shù)能讓次級(jí)用戶使用被授予頻帶的主用戶沒有正在使用的頻帶進(jìn)行信息傳送，前提是不能對(duì)主用戶造成任何有害的影響。一旦主用戶要求使用這段頻帶，次級(jí)用戶應(yīng)該立即終止其信息傳輸進(jìn)程。這樣，頻譜的使用效率在一定的程度上得到了提高。
　　認(rèn)知

2、環(huán)境下，多個(gè)中繼間的相互協(xié)作不僅可以提高信號(hào)的傳輸質(zhì)量，而且可以擴(kuò)大信號(hào)的傳輸范圍。因此，多中繼系統(tǒng)一直是無(wú)線領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)，而中繼選擇系統(tǒng)和多跳網(wǎng)絡(luò)又是其中的典型，近年來(lái)一直備受關(guān)注。在中繼選擇系統(tǒng)和多跳網(wǎng)絡(luò)的研究中，通信系統(tǒng)的性能是我們必須要關(guān)注的首要問(wèn)題，系統(tǒng)性能的好壞將直接關(guān)系到信號(hào)的傳輸質(zhì)量。判斷一個(gè)系統(tǒng)性能好壞的主要性能指標(biāo)包括中斷概率、誤碼率以及信道容量。而三者中最重要的指標(biāo)是系統(tǒng)的中斷概率。近年來(lái)，雖然有許多文獻(xiàn)研究過(guò)相

3、關(guān)內(nèi)容，然而，現(xiàn)有文獻(xiàn)或只考慮像瑞利和萊斯這樣特殊的衰落環(huán)境，或是忽略了通信系統(tǒng)中直射信道對(duì)系統(tǒng)性能的影響?；谏鲜隹紤]，本文對(duì)多中繼系統(tǒng)的性能進(jìn)行了研究，主要工作如下：
　　1.針對(duì)DF協(xié)議，研究了含有直射信道的中繼選擇系統(tǒng)，并對(duì)該系統(tǒng)的性能進(jìn)行了分析。這個(gè)兩跳的系統(tǒng)采用半雙工模式，并且信源及各個(gè)中繼均安裝單個(gè)天線。同時(shí)，在信宿采用選擇合并的接收方案來(lái)接收信號(hào)。另外，在獨(dú)立非同一分布的瑞利衰落環(huán)境下推導(dǎo)出了中斷概率的準(zhǔn)確表達(dá)式以

4、及高信噪下的漸進(jìn)表達(dá)式，并通過(guò)蒙特卡洛模擬仿真驗(yàn)證了理論分析結(jié)果的正確性。結(jié)果表明，本文得到的表達(dá)式能對(duì)一些重要系統(tǒng)參數(shù)對(duì)系統(tǒng)的影響給出一定的估測(cè)，高信噪比時(shí)這種有效性體現(xiàn)的更加明顯。
　　2.針對(duì)一種中繼選擇方案，本文在獨(dú)立非同一分布的 Nakagami-m衰落環(huán)境下考察了中繼數(shù)目和系統(tǒng)衰落參數(shù)對(duì)認(rèn)知AF系統(tǒng)性能的影響。在主接收用戶能夠忍受的發(fā)送功率下，分別計(jì)算出了中斷概率的上邊界表達(dá)式以及高信噪比時(shí)的漸進(jìn)表達(dá)式。最后，通過(guò)蒙特

5、卡洛模擬仿真驗(yàn)證了理論分析結(jié)果的正確性。結(jié)果顯示，本文表達(dá)式對(duì)Nakagami-m衰落環(huán)境下系統(tǒng)性能的估計(jì)提供了一定的參考。同時(shí)，當(dāng)系統(tǒng)中繼個(gè)數(shù)固定時(shí)，分析了系統(tǒng)的分集增益和編碼增益。
　　3.基于DF協(xié)議，在獨(dú)立非同一分布的Nakagami-m信道環(huán)境下，對(duì)一個(gè)多跳的認(rèn)知協(xié)作通信系統(tǒng)的中斷概率性能做了分析。該系統(tǒng)受到主用戶能承受干擾功率限制的同時(shí)還受到次級(jí)系統(tǒng)最大發(fā)射功率的約束。通過(guò)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行深入的性能分析，得出了中斷概率的準(zhǔn)確