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无线协作传输系统中多天线终端的伙伴选择方法

作　者: 杨金丹
导　师: 张中兆
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 信息与通信工程
关键词: 协作传输虚拟MIMO 分布式系统协议设计伙伴选择
分类号: TN929.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 25次
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内容摘要

协作传输作为近年来新兴起的一种传输技术,让用户间共享天线,构成虚拟的MIMO(Multiple-Input-Multiple-Output)系统,充分利用了网络资源和空间资源,在不增加硬件复杂度的情况下获得了分集增益,有效的抑制了多径衰落,实现了传输性能的提升,在无线接入中越来越受到关注和重视。本文在对传统协作通信模型,典型传输方案、协作协议、伙伴选择算法等深入了解的基础上,以终端配置多天线的协作传输系统为背景,着重进行了以下几点研究:首先,本文建立了终端多天线情况下的协作通信的系统模型。其中,本文在中继和目的节点处使用了迫零(Zero-forcing)算法,在目的节点处本文使用了MRC(Maximum Ratio Combining)合并技术。另外,本文给出了信号在各节点处的表达形式,以及基本的伙伴选择流程,并对可能采用的伙伴选择算法进行了分析比较。其次,本文将传统的选择型解码转发(Decode-and-Forward,DF)协议扩展应用到多天线终端的协作通信系统下,详细阐述了其通信过程、信号形式;通过理论推导得到了应用选择型解码转发协议的终端多天线协作通信系统的中断概率、分集阶数,研究了其中断概率与天线个数和伙伴节点数目的关系;本文还利用MATLAB进行了仿真分析。然后,基于以上对多天线终端下选择型DF协议的研究,本文提出两点改进:制定了一个新的参量用以衡量终端多天线情况下的协作链路的质量,该参量定义为源节点到中继节点和中继节点到目的节点这两条路径的信道矩阵的F范数的调和函数,相比于选择型DF协议,它综合了两条链路的情况,而非只是源到节点间的一条链路;另外,制定了一个门限,当直接传输链路状况很好时并不采取协作,只有当直接传输链路状况不好并且协作链路可提供有效的帮助时,系统才开始采用协作传输模式。同时,门限的制定有效的控制了资源消耗,节省了一些不必要的开支,避免了不必要的合作带来的性能的下降。最后,本文通过仿真证明了此种改进方案的误码率性能确实优于选择型DF方案。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-17
  1.1 课题研究背景  9-10
  1.2 课题来源及研究目的和意义  10
  1.3 国内外研究现状分析  10-16
    1.3.1 系统模型  11-12
    1.3.2 传输方案  12-13
    1.3.3 基本协议  13-14
    1.3.4 资源分配  14-15
    1.3.5 实际应用  15-16
  1.4 本文研究内容及组成结构  16-17
第2章多天线终端的选择型DF 协作方案研究  17-25
  2.1 系统模型的建立  17-20
  2.2 协作伙伴选择流程  20
  2.3 伙伴选择算法研究  20-24
    2.3.1 分布式伙伴选择算法  21-23
    2.3.2 中心式伙伴选择算法  23-24
    2.3.3 两种选择算法的比较  24
  2.4 本章小结  24-25
第3章多天线终端的选择型DF 协作方案研究  25-39
  3.1 几种基本协作协议的中断性能比较  25-30
    3.1.1 固定型协作传输协议  25-29
    3.1.2 选择型协作传输协议  29
    3.1.3 增强型协作传输协议  29-30
    3.1.4 几种协作协议的比较  30
  3.2 多天线终端的选择型DF 协议描述  30-32
  3.3 多天线终端的选择型DF 协议性能  32-34
    3.3.1 中断概率的推导  32-34
    3.3.2 分集阶数的分析  34
  3.4 选择型DF 协议的仿真分析  34-38
  3.5 本章小结  38-39
第4章多天线终端的伙伴选择方法的改进研究  39-49
  4.1 伙伴选择方法的改进设计  39-41
    4.1.1 协作时机的确定  39-40
    4.1.2 伙伴选择的流程  40-41
    4.1.3 改进的意义分析  41
  4.2 改进的伙伴选择方法的性能分析  41-45
    4.2.1 协作传输概率分析  41-43
    4.2.2 频谱利用率分析  43
    4.2.3 误码率性能分析  43-45
  4.3 改进的伙伴选择方法的仿真结果  45-48
    4.3.1 协作传输概率仿真  45
    4.3.2 频谱利用率仿真  45-47
    4.3.3 误码率性能仿真  47-48
  4.4 本章小结  48-49
结论  49-50
参考文献  50-56
攻读学位期间发表的学术论文  56-58
致谢  58

无线协作传输系统中多天线终端的伙伴选择方法

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