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多中继分布式无线系统中双向差分编码方法的研究

作　者: 贾迎菊
导　师: 张红伟
学　校: 安徽大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 双向协作通信差分编码线性复数域编码循环延迟分集空时频编码
分类号: TN911.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 3次
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内容摘要

协作通信技术能够避免传统多输入多输出(MIMO:Multiple-Input Multiple-Output)系统在实际应用中小型终端难以装配多根发射天线的难题,并提高通信可靠性。其中,双向协作通信网络相当于两个单向协作系统的有机融合,能够实现高速率、高可靠的无线通信。但是在信道复杂多变的无线环境下,正确估计信道参数往往要占用大量宝贵的带宽资源,分布式差分传输方式能够在所有通信节点均不知道信道状态信息(CSI:Channel State Information)的条件下,获得分布式系统的分集增益。但遗憾的是,现有的分布式双向差分传输几乎都存在传输矩阵设计困难及检测过程复杂、频谱效率过低等缺憾。为此,本文重点开展了以下研究工作：(1)为提高差分传输的误码性能,研究了使用线性复数域(LCF:Linear Complex Field)联合编码技术获得系统全分集增益的原理。但随着中继节点数量的增多,检测复杂度会呈指数规律增加,难以做到实时通信。(2)为降低接收端的检测复杂度,研究了循环延迟分集(CDD:Cyclic Delay Diversity)技术简化编码及检测过程的原理。从接收端来看,CDD技术将多路信道等效为一维信道,减少了联合检测符号数,能够显著降低检测复杂度。(3)最后,对LCF和CDD两种技术的融合点进行了深入研究,设计了适用于任意中继数目的双向差分传输方案。该方案首先对每个源节点的若干个调制符号进行线性复数域联合预编码,然后再进行差分调制。为利于消除双向差分传输过程中的“自干扰”,两个源节点在相邻两个不同时隙分别向所有中继节点广播数据；中继节点采用Hadamard运算方法对来自两个源节点的信号进行合并处理,并采用分布式循环延迟和放大转发(AF:Amplify and Forward)方式将处理后的信号回传给两个源节点。仿真结果表明,本文研究的双向差分编码传输方案通用性强,能够充分挖掘分布式系统潜在的分集增益,提高频谱利用率,并且具有较低的检测复杂度,有较强的实用价值。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-6
目录  6-8
第一章绪论  8-13
  1.1 课题研究目的与意义  8-9
  1.2 国内外研究现状及发展动态分析  9-11
  1.3 论文主要研究内容及结构安排  11-13
第二章 MIMO和协作分集技术基础  13-26
  2.1 MIMO技术  13-17
    2.1.1 MIMO发展历史  13-14
    2.1.2 MIMO模型和信道容量分析  14-15
    2.1.3 MIMO-OFDM  15-17
    2.1.4 MIMO技术小结  17
  2.2 协作分集技术  17-22
    2.2.1 协作分集发展概述  17-18
    2.2.2 协作分集关键技术研究  18-20
    2.2.3 协作通信系统  20-22
  2.4 双向(Two-way)协作通信  22-25
    2.4.1 双向协作研究概述  22-23
    2.4.2 几种双向协作通信模型介绍  23-25
  2.5 本章小结  25-26
第三章预编码和循环延迟分集技术  26-37
  3.1 基于线性复数域编码的协作通信方案  26-29
    3.1.1 系统模型  26-28
    3.1.2 仿真结果分析  28-29
  3.2 循环延迟分集技术  29-31
    3.2.1 空频编码  29
    3.2.2 基于循环延迟分集的空频编码  29-31
  3.3 基于线性复数域编码和循环延迟分集技术的空频编码  31-32
  3.4 基于循环延迟分集和LCF编码的双向协作通信  32-36
    3.4.1 双向协作通信模型  32-34
    3.4.2 信号检测  34-35
    3.4.3 仿真结果分析  35-36
  3.5 本章小结  36-37
第四章差分编码协作通信  37-46
  4.1 单中继差分协作方案  37-40
    4.1.1 协作差分编码方案  38-39
    4.1.2 仿真结果分析  39-40
  4.2 基于预编码和CDD技术的多中继无线差分协作  40-45
    4.2.1 多中继无线差分传输模型  40-42
    4.2.2 差分编码/解码  42-43
    4.2.3 仿真结果分析  43-45
  4.3 本章小结  45-46
第五章基于CDD和LCF的双向差分编码方案  46-56
  5.1 引言  46-47
  5.2 基于CDD和LCF的双向差分协作  47-52
    5.2.1 双向差分协作模型  47-48
    5.2.2 传输模型  48-50
    5.2.3 仿真结果分析  50-52
  5.3 改进的双向差分协作编码  52-54
    5.3.1 改进的双向传输模型  52-54
    5.3.2 仿真结果分析  54
  5.4 本章小结  54-56
第六章总结与展望  56-58
  6.1 总结  56-57
  6.2 展望  57-58
参考文献  58-64
致谢  64-65
攻读硕士学位期间取得的研究成果  65

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