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协作通信系统资源分配算法研究

作　者: 蒋云翔
导　师: 朱刚
学　校: 北京交通大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 协作通信资源分配基站协作 Relay MIMO
分类号: TN929.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

协作通信系统是一种新兴的增加系统性能的通信方式,是基于MIMO技术下发展起来的。本文主要研究了协作通信系统中不同场景下的资源分配方式以及影响资源分配方式的反馈信号设计方法。针对单小区情况下中反馈的不同方式,本文提出了两种不同的资源分配方法。首先是针对只有子码流瞬时信噪比反馈的MIMO空间复用系统,本文提出了联合天线选择、速率以及功率分配的方式,通过MIMO空间复用来同时支持实时和非实时业务的发送,并满足各自服务质量要求。这样能在正常传输实时业务的同时利用剩余的无线资源来传输非实时业务,从而提高了资源利用率。其次,本文研究了长时间平均信噪比反馈情况的特点,提出了一种MIMO空间复用系统中的自适应发送方式来联合调整发送子码流数目以及速率,从而最大化信息容量以及频谱效率。针对多基站协作系统,多小区间协作情况下,由于基站的分布不同,和移动台相对位置的不同,以及周边环境的不同,其链路的电波传播模型也不同,那么其衰落程度也不同。那么对于移动台而言,选取几个链路最好的基站为其服务是最关心的,而对于基站端而言,不仅仅要考虑其链路状态,还要考虑其资源分配情况。本文研究了用户不同信噪比下协作基站的选取,提出了一种自适应协作基站的选择方法。对于基站与relay的协作系统,本文研究了两跳系统和一跳系统的结合,即：基站-relay-移动台和基站-移动台。由于relay的服务方式有很多种,那么这种情况下的资源分配与调度显得尤为复杂和灵活。本文充分考虑relay节点可能存在的四种服务方式,提出了基于信噪比准则的自适应relay服务方式选择,使得relay系统的系统吞吐量达到最优。针对反馈信号在协作通信中的作用和影响,本文从数据压缩和联合反馈的角度提出了两种反馈信号设计方法。首先,本文考虑了协作通信系统下用户对于协作基站的反馈信号的特点,提出了一种联合反馈信号设计方法。其次,考虑到已有的反馈信号设计方法都是基于线性压缩的角度进行研究和设计的,本文利用非线性压缩方法设计反馈信号,并对比仿真了两者的性能差异

全文目录

致谢  5-6
摘要  6-7
ABSTRACT  7-10
1 引言  10-16
  1.1 研究背景与意义  10-11
  1.2 国内外研究现状  11-13
  1.3 研究内容与成果  13-14
  1.4 小结  14-16
2 协作通信下单小区资源分配研究  16-32
  2.1 基于瞬时信噪比反馈的资源分配  17-26
    2.1.1 系统模型  17-18
    2.1.2 资源分配方法  18-21
    2.1.3 简化算法  21-23
    2.1.4 仿真结果与讨论  23-26
  2.2 基于平均信噪比反馈的资源分配  26-31
    2.2.1 系统模型  26-27
    2.2.2 系统性能分析  27-28
    2.2.3 资源分配方法  28-29
    2.2.4 仿真结果与讨论  29-31
  2.3 本章小结  31-32
3 协作通信下多基站协作的资源分配研究  32-41
  3.1 系统模型和问题描述  32-35
    3.1.1 预编码  33-34
    3.1.2 最优化传输速率  34-35
  3.2 分布式协作基站动态选取算法  35-37
    3.2.1 协作基站选取算法  35-36
    3.2.2 系统开销和复杂度分析  36-37
  3.3 仿真结果与讨论  37-40
  3.4 本章小结  40-41
4 协作通信下Relay与基站协作的资源分配研究  41-54
  4.1 Relay系统结构原理  41-44
    4.1.1 Relay服务类型  42-43
    4.1.2 时频资源分配  43-44
    4.1.3 基于数据重传的吞吐量计算  44
  4.2 静态Relay分析模型  44-47
    4.2.1 Relay直接解码转发  45
    4.2.2 Relay和BS联合重传  45-46
    4.2.3 BS独立传输  46
    4.2.4 Relay独立重传  46-47
  4.3 自适应调度策略  47-50
    4.3.1 系统吞吐量分析  47-48
    4.3.2 调度策略  48
    4.3.3 可行性和复杂度分析  48-50
  4.4 仿真结果和讨论  50-53
  4.5 本章小结  53-54
5 反馈信号设计  54-64
  5.1 联合反馈信号设计方法  54-58
    5.1.1 系统模型  54-55
    5.1.2 反馈信号设计  55-56
    5.1.3 仿真结果与讨论  56-58
  5.2 非线性反馈信号设计方法  58-63
    5.2.1 固定量化准则  59-60
    5.2.2 基于实际测量的概率分布准则  60-61
    5.2.3 仿真结果与讨论  61-63
  5.3 本章小结  63-64
6 结论  64-66
参考文献  66-70
作者简历  70-72
学位论文数据集  72

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