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协作通信系统中的中继选择算法的研究

作　者: 孙琳
导　师: 马社祥
学　校: 天津理工大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 协作通信 中继选择 功率分配 无线通信
分类号: TN914
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 163次
引　用: 2次
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内容摘要


由于设备受体积,功率和开销等因素的限制,多天线技术很难直接在移动终端应用。Sendonaris等人受中继信道的启发提出了一种适用于单天线的分集技术——协作分集。协作分集是一种虚拟多天线分集技术,它可以有效地抵抗信道衰落,成为无线通信领域的研究热点之一。协作分集中的合作伙伴通过共享彼此的天线,构成了虚拟的MIMO多天线系统,从这个意义上讲,协作分集为MMIO多天线技术提供了一条新的实现途径。然而,系统中可能有多个潜在的合作伙伴,选择哪个伙伴为其转发数据是一个值得研究的问题。协作伙伴(中继节点)的选取是影响协作通信网络性能的重要因素。本文对协作分集方案及中继选择方案进行了研究与分析,主要研究了:移动通信系统中应用比较广泛的分集技术;协作分集基本原理、研究现状与比较;协作分集中的中继选择方案的研究进展与比较。针对全局搜索算法为选取最优中继节点集合算法复杂度较高的问题,提出了一种基于误码率准则的快速中继选择算法。该算法先在等功率条件下,根据系统误码率的表达式,引入一个等效信道增益参数,计算各节点的等效信道增益,并按此参数降序排列,以当前信噪比为门限,在等功率条件下选择使系统误码率最小的中继节点集合。仿真结果表明,该算法能够取得和全局搜索算法相似的性能,但计算复杂度至少降低到全局搜索算法的1/20,且随着中继节点数的增加计算复杂度将进一步降低。同时,该算法的误码率性能优于其他算法。针对中心控制中继选择算法为获取瞬时信道状态信息开销较大的问题,受分布式算法的启发,在译码转发协作网络中,提出了一种半分布式中继选择算法,该算法中,每个中继节点自己决定是否能参与协作,而从多个可能的节点中选择最优的一个节点的最终决定是通过中心控制的方式来完成的。由于在不同的网络节点之间不需要信道状态信息的交换,本文的算法易于执行,更适用于实际的网络,且可以提供与中心控制式中继选择算法相同的信道容量。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-9
第一章 绪论  9-15
  1.1 研究背景  9-10
  1.2 协作分集的优势及应用  10-13
    1.2.1 协作分集的优势  10-11
    1.2.2 协作分集在未来网络中的应用  11-13
  1.3 国内外研究现状  13-14
  1.4 本文的主要工作及组织结构  14-15
第二章 分集技术  15-23
  2.1 分集的基本原理  15
  2.2 分集技术的分类  15-19
    2.2.1 时间分集  16
    2.2.2 频率分集  16
    2.2.3 空间分集  16-18
    2.2.4 多输入多输出(MIMO)技术  18-19
  2.3 合并技术  19-22
    2.3.1 最佳选择合并  20
    2.3.2 最大比合并  20-21
    2.3.3 等增益合并  21-22
  2.4 小结  22-23
第三章 协作分集及其中继选择  23-32
  3.1 协作分集的概念及信道模型  23-25
  3.2 协作分集分类及性能分析  25-28
    3.2.1 放大转发协作分集  25
    3.2.2 译码转发协作分集  25-26
    3.2.3 编码协作  26-28
    3.2.4 协作分集性能分析  28
  3.3 中继选择策略及其分类  28-31
    3.3.1 单中继与多中继选择  28-29
    3.3.2 基于协作区域的中继选择  29
    3.3.3 基于瞬时信道状况的中继选择  29-30
    3.3.4 基于不同准则的中继选择  30-31
  3.4 小结  31-32
第四章 基于误码率准则的快速中继选择算法  32-47
  4.1 放大转发网络的误码率分析  32-36
    4.1.1 单节点协作下的误码率  32-34
    4.1.2 多节点协作下的误码率  34-36
  4.2 已知CSI 的典型中继选择算法  36-40
    4.2.1 所有节点参与协作的方案  36-37
    4.2.2 预先选择一个最优节点的中继选择算法  37-38
    4.2.3 全局搜索中继选择算法  38-40
  4.3 改进的基于误码率的中继选择算法  40-43
  4.4 算法仿真结果与分析  43-45
  4.5 小结  45-47
第五章 译码转发模式下的半分布式中继选择算法  47-54
  5.1 中心控制式中继选择算法  47-49
  5.2 半分布式中继选择算法  49-51
  5.3 算法仿真结果与分析  51-53
  5.4 小结  53-54
第六章 总结与展望  54-56
  6.1 本文工作总结  54
  6.2 未来工作展望  54-56
参考文献  56-60
发表论文和科研情况说明  60-61
致谢  61-62

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 通信 > 通信系统（传输系统）
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