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基于MMSE-DFD的多用户水声协作通信关键技术研究

作　者: 詹朝武
导　师: 许芳
学　校: 厦门大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 协作通信 通信协议 MMSE-DFD
分类号: TN929.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要


随着水声通信信息技术的高速发展,水声中的网络必然会成为未来的一个发展趋势。在水声的网络中,MIMO通信系统受到体积、终端尺寸和功耗等的限制无法实现。然而协作通信技术作为一种能够形成虚拟MIMO通信系统的新兴技术,近年来已经变成了无线通信领域研究的热点。协作通信是通过利用通信系统里地理位置比较分散的多个用户的天线,构架成一个虚拟MIMO系统,从而获取空间分集带来的增益。将协作通信的体制引入到水声的通信系统则是一个比较全新的技术领域。本文首先介绍了水声信道的几个主要特性：低声速、有限带宽和多径效应。紧接着讨论在无线通信领域中的传统协作通信协议及其在水声信道中的等不适用的问题。随后,根据水声信道的大传输时延的特性,提出了适合水声信道的水声多用户协作通信协议。并在此基础上,提出了时间嵌套式的水声多用户协作通信协议。与传统的协作通信协议相比,该协议具有更高的网络吞吐量。考虑多用户检测问题,本文引入了MMSE-DFD多用户检测算法。并在算法原理的基础上,推导了其算法的误码率的解析表达式。通过计算机仿真验证了理论推导的正确性。结合MMSE-DFD多用户检测算法和时间嵌套式的水声多用户协作协议,提出了MMSE-DFD水声多用户协作通信系统,并推导出通信系统的误码率解析表达式。通过计算机仿真验证了理论推导的正确性。并进一步对比验证了目的节点接收阵元数Nr带来的空间分集增益以及功率分配方案对协作通信系统的影响。最后分别结合自动重传技术(ARQ)和网络编码技术(NC)对MMSE-DFD水声多用户协作通信系统进行了优化。通过计算机仿真,证明了ARQ-MMSE-DFD协作通信系统利用自动重传带来的时间分集增益可以进一步提升通信系统的可靠性。NC-MMSE-DFD协作通信系统通过网络编码技术不仅可以降低其通信系统消耗的总功率,而且还可以降低接收端算法处理和接收设备的复杂度。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-11
第一章 绪论  11-15
  1.1 研究背景及意义  11-13
  1.2 水声协作通信技术的研究现状  13-14
  1.3 论文的主要研究内容  14-15
第二章 协作通信技术  15-25
  2.1 水声信道特性  15-17
    2.1.1 声速  15-16
    2.1.2 有限带宽  16
    2.1.3 多径效应  16-17
  2.2 协作通信技术  17-20
    2.2.1 放大前向(AF)协议  18-19
    2.2.2 译码前向(DF)协议  19-20
  2.3 两种基本协作协议的仿真结果分析  20-23
  2.4 本章小结  23-25
第三章 水声多用户协作通信协议  25-35
  3.1 协作通信基本模型  25-28
  3.2 水声协作通信协议  28-31
  3.3 时间嵌套式水声协作通信协议  31-33
  3.4 三种多用户协作通信协议的吞吐量对比  33-34
  3.5 本章小结  34-35
第四章 MMSE水声多用户协作通信系统  35-59
  4.1 MMSE-DFD多用户检测算法  35-50
    4.1.1 传统的多用户检测算法  36-38
    4.1.2 MMSE-MUD多用户检测算法  38-40
    4.1.3 MMSE-DFD多用户检测算法  40-47
    4.1.4 三种多用户检测算法的横向比较  47-50
  4.2 MMSE水声多用户协作通信系统  50-55
    4.2.1 MMSE水声多用户协作通信的误码推导及仿真验证  51
    4.2.2 仿真结果与分析  51-55
  4.3 功率分配对通信系统性能的影响  55-58
  4.4 本章小结  58-59
第五章 MMSE-DFD多用户水声协作通信系统的两种改进方案  59-71
  5.1 ARQ-MMSE-DFD多用户协作通信系统  59-63
    5.1.1 ARQ-MMSE-DFD协作通信协议  59-61
    5.1.2 仿真结果和分析  61-63
  5.2 NC-MMSE-DFD协作通信系统  63-70
    5.2.1 网络编码(network-coding,NC)原理  63-64
    5.2.2 NC-MMSE协作通信系统  64-66
    5.2.3 仿真结果与分析  66-70
  5.3 本章小结  70-71
第六章 全文总结与展望  71-73
  6.1 论文工作总结  71
  6.2 研究前景和展望  71-73
参考文献  73-77
致谢语  77-79
攻读硕士研究生期间发表的学术论文及研究成果  79

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线通信 > 水下通信（声纳通信）
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