协作通信中关于中继选择和功率分配的研究

【摘要】近年来，无线通信技术在全球得到快速的发展，特别是近期4G（第四代移动通信技术）也已经开始投入商用。协作通信技术可以克服无线通信技术中多径衰落的影响，极大的改善系统性能，一直是世界各国研究者们关注的焦点。协作通信就是，在无线通信环境存在多个用户的情况下，相邻用户可以彼此利用对方的天线发送信息，从而使携带单个天线的用户获得虚拟的多天线发送环境，获得了一定的空间分集。结合着分集合并技术和其他无线通信技术，协作通信技术大大的提高了无线通信系统的传输性能。随着无线通信技术的快速发展以及与之有关的应用呈现爆炸式增长，关于协作通信技术的研究将会非常有应用意义。首先，本文介绍了协作通信系统的几类常见的网络模型和分集合并技术，并且对三种合并方式的性能进行对比分析。紧接着介绍了几种典型的中继转发协议，并对各转发协议的性能进行分析和仿真。分析结果表明，增量放大中继策略和其他中继策略相比具有更好的性能，而解码转发策略相对而言性能较差。然后，本文总结和归纳了协作通信网络中基于不同准则的中继选择算法，并把这些中继选择算法进行对比，分析各自的优缺点。其次，协作通信中关于中继节点的分析一直是研究者们关注的重点。当移动用户增多，可选的中继节点增多时，如何从众多节点中选择合适的中继以及转发方式使其既能正确传输信息又能保证网络具有良好的性能已经变得很重要了。近年来有关协作通信的性能研究大多基于放大转发协作策略或者解码转发协作策略以及主要针对中继节点位置相对固定的情况，很少能够根据信道的状况把两者结合起来考虑。为了使系统资源得到合理的使用，本文提出了改进的自适应中继协作算法。本算法考虑了信道链路状况和中继节点的位置信息，并且考虑了单中继和多中继两种状况下的选择方案，使得研究结果更符合实际情况和工程应用。最后，在上一节介绍的自适应中继选择算法的基础上，提出了一种新的中继选择方法和功率分配方案。然后仿真分析了LDPC码在放大转发，解码转发，自适应中继选择三种协作策略下的系统性能。紧接着在系统资源有限的情况下，将该系统目的节点接收信噪比作为目标函数，系统总功率恒定作为约束条件，推导了源节点和中继节点的功率分配表达式，并且通过蒙特卡洛仿真分析了ARS算法，并且和传统的等功率分配进行了性能比较。结果表明本文提出来的功率分配方案和传统的等功率分配方案相比，通信系统消耗系统资源更少，从而节省了系统开销，使其在提高系统性能的同时又能延长网络寿命。这种研究对于资源非常有限的无线通信系统的来说是很有理论和应用意义的。
【作者】张玉；
【导师】孙文胜；
【作者基本信息】杭州电子科技大学，通信与信息系统，2014，硕士
【关键词】协作通信；资源分配；信道统计信息；中继选择；功率分配；

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