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基于OFDM系统的用户编码协作通信

作　者: 邵明秀
导　师: 桑林
学　校: 北京邮电大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 编码协作通信 OFDM 重新编码 RCPC码空间分集
分类号: TN929.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

在当前的通信领域中,移动通信是最具活力的通信方式,为了满足高速多媒体业务的发展,通信系统对性能和容量的要求越来越高。移动通信信道中信号的传输会遭受到严重的衰落,人们相继提出了多种分集技术,其中多天线MIMO (multiple-input multiple-output)技术已被证明可以很好地克服无线信道中的多径衰落。但在有些情况下,如ad hoc网络中、移动终端受到尺寸和成本等条件的限制时,MIMO技术并不适用。编码协作通信技术利用编码与协作相结合的方式提供分集增益,其基本思想是两个或两个以上用户通过共享信息并联合发送,使单天线用户能通过共享天线的方法实现虚拟的MIMO系统,从而提供发送分集,有效地克服无线信道中的衰落。本论文的主要工作是采用4G的主流技术OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)对用户编码协作通信技术进行了研究。本文基于重新编码和RCPC (rate-compatible punctured convolutional)码两种方法,分析了编码协作通信系统的误帧率FEP(frame error probability),研究其带来的分集增益,并分析了协作度对系统性能的影响,还讨论了适用于协作通信的码字的选择方法。对于重新编码的协作通信方案,通过对误帧率FEP的分析可以看出,编码协作通信能带来分集增益,且取决于用户间信道和两个用户到目的节点的信道的非零径数；在理想用户间信道的情况下,甚至能达到全增益；在用户间信道条件很差时,编码协作通信也能提供一些编码增益。协作通信过程中,由于伙伴(又称为中继)在用户间信道侦听到的信息受到噪声和衰落特性的干扰,所以用于协作通信的码字需经过合理选择、设计以提供最优的性能。对于使用RCPC码的协作通信方案,介绍了常规的编码协作通信方法,不仅对其误码性能和码字选择问题作了分析,而且分析了协作度对分集增益的影响。并对两种改进方案作了介绍：自适应编码协作通信方法和基于ARQ的编码协作通信方法。前者通过根据信道条件调整删余矩阵来调整数据传输速率,具有更强的灵活性；后者将ARQ与协作通信相结合,在最大程度地提高数据传输速率的同时保证系统的误码性能。论文安排如下,第一章对移动通信的信道环境、用户协作通信作了简单介绍,简要介绍了用户协作通信的三种方法,放大转发(Amplify-and-Forward)协作通信、检测转发(Detected-and-Forward)和编码协作通信(Coded Cooperative Communication).第二章对OFDM技术及编码协作通信系统作了介绍。第三章和第四章是本论文的重点,分别详细介绍了编码协作通信的两种方法,重新编码和基于RCPC码的协作通信。第五章作了一些总结和展望,并提到了网络编码技术在用户协作通信的应用。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-8
目录  8-10
第一章绪论  10-22
  1.1. 引言  10
  1.2. 移动通信信道的衰落特性  10-12
  1.3. 用户协作通信介绍  12-14
  1.4. 协作通信的几种方法  14-19
    1.4.1. 检测转发DF协作通信  16
    1.4.2. 放大转发AF协作通信  16-17
    1.4.3. 编码用户协作通信  17-19
  1.5. 三种协作方法的性能比较  19-20
  1.6. 本章小结  20-22
第二章编码协作通信系统  22-30
  2.1. 引言  22
  2.2. 基于OFDM的编码协作通信模型  22-26
    2.2.1. OFDM技术简介  22-25
    2.2.2. 块衰落信道  25-26
  2.3. 编码协作通信系统  26-28
  2.4. 编码协作通信的四种协作情况  28-29
  2.5. 本章小结  29-30
第三章基于重新编码的用户编码协作通信  30-40
  3.1. 引言  30-31
  3.2. 基于重新编码的用户编码协作通信系统的误码性能分析  31-35
    3.2.1. 切尔诺夫界  31-32
    3.2.2. 成对差错概率  32-33
    3.2.3. 误帧率FEP分析  33-35
  3.3. 码字选择  35-36
  3.4. 仿真结果  36-39
  3.5. 本章小结  39-40
第四章基于RCPC码的用户编码协作通信  40-58
  4.1. 引言  40
  4.2. RCPC码介绍  40-43
    4.2.1. RCPC码字举例  40-42
    4.2.2. RCPC码的定义  42
    4.2.3. RCPC码的性能  42-43
  4.3. 基于RCPC码的用户编码协作通信  43-48
    4.3.1. 协作度与误码性能  43-46
    4.3.2. 码字选择  46-48
  4.4. 自适应编码协作通信  48-49
  4.5. 基于ARQ的用户编码协作通信  49-51
    4.5.1. ARQ介绍  49-50
    4.5.2. 基于ARQ的用户编码协作通信的实现  50-51
  4.6. 仿真结果  51-57
  4.7. 本章小结  57-58
第五章结论与展望  58-65
  5.1. 结论  58
  5.2. 伙伴分配问题  58-59
  5.3. 用户协作通信与网络编码  59-63
  5.4. 协作通信中的其它问题  63-65
参考文献  65-68
致谢  68-70
攻读学位期间发表论文  70

基于OFDM系统的用户编码协作通信

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