協(xié)作中繼轉(zhuǎn)發(fā)策略優(yōu)化及編碼協(xié)作研究.pdf

1、當前，無線協(xié)作通信由于傳輸可靠、有效和覆蓋范圍廣而成為研究熱點，但仍存在復雜度高和性能未能接近理論值等缺陷。為協(xié)助解決上述問題，本學位論文主要開展了中繼轉(zhuǎn)發(fā)策略優(yōu)化及編碼協(xié)作的改進研究。首先，簡介了協(xié)作通信背景、發(fā)展和現(xiàn)狀。然后，重點分析了現(xiàn)有無線協(xié)作通信模型、合并技術(shù)和中繼協(xié)議，并引入了鏈路自適應(yīng)再生(LAR)轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議。最后，重點探討了優(yōu)化LAR轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議、量化轉(zhuǎn)發(fā)(QF)及Raptor編碼協(xié)作等創(chuàng)新改進。全文內(nèi)容和貢獻主要如下：

2、>　　1.針對譯碼轉(zhuǎn)發(fā)(DF)中繼系統(tǒng)不能獲得分集增益的問題，引入了LAR理論分析研究。首先，研究了LAR協(xié)議的實現(xiàn)過程及低復雜度單中繼選擇方案。然后，針對單中繼系統(tǒng)，推導了高信噪比(SNR)下誤碼率(BER)和中斷概率的近似表達式。仿真表明：LAR較放大轉(zhuǎn)發(fā)(AF)、DF和選擇譯碼轉(zhuǎn)發(fā)(SDF)在BER方面有更大優(yōu)勢。當BER=10-3時，分別有約3.5dB、7dB和7dB的SNR增益，且LAR中繼系統(tǒng)的中斷概率隨中繼個數(shù)的增加而不斷

3、提高；
　　2.針對現(xiàn)有QF復雜度較高的缺陷，提出了低復雜度QF方案。其采用了低階量化和調(diào)制，使復雜度有較大降低。在目的節(jié)點，其將量化信息和直傳信息最大比合并(MRC)，可降低系統(tǒng)BER。同時，利用中繼選擇和功率分配技術(shù)進一步優(yōu)化該方案。最后，仿真分析了1-bit、2-bit和3-bit QF的BER性能。結(jié)果表明：當BER=10-2，3-bit QF方案較1-bit、2-bit QF分別有約4.5~7.5dB和1~2.5dB的S

4、NR增益；當中繼距離目的節(jié)點較近時，所提QF協(xié)議具有較好BER性能。在等功率分配方案下，對于2-bit QF，在BER為10-3處，當源-中繼鏈路歸一化距離為0.9時，較0.7、0.5、0.3和0.1情況分別有約5dB、7.5dB、9dB和15dB的SNR增益。另外，相對于等功率分配方案，優(yōu)化功率分配系統(tǒng)平均有約2.5dB功率增益；
　　3.針對無線協(xié)作通信系統(tǒng)的信道狀態(tài)信息(CSI)難以準確估算問題，利用噴泉碼的無碼率特性，提出

5、了Raptor編碼協(xié)作(CC)方案。在該方案中，源和中繼節(jié)點使用不同Raptor編碼，目的節(jié)點接收不同來源獨立消息后，根據(jù)碼字間關(guān)系聯(lián)合譯碼，可在高SNR下獲得較大編碼增益和滿分集效果。為了降低復雜度，Raptor預編碼采用了整數(shù)序列構(gòu)造的準循環(huán)低密度奇偶校驗(QC-LDPC)碼，獲得了較低的線性預編碼復雜度。仿真表明：在BER為10-4時，所提Raptor編碼協(xié)作方案較傳統(tǒng)DF協(xié)議Raptor方案、Raptor與分布式空時分組碼(DS