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《雙向中繼體系中繼選取和功率分配計算概述與設(shè)計》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、雙向中繼體系中繼選取和功率分配計算概述與設(shè)計第一章緒論1.1中繼協(xié)作通信及其研究意義在通信系統(tǒng)中，由于受到環(huán)境中諸多因素的影響，接收機會收到經(jīng)折射、反射和直射等多條路徑到達的信號，這種現(xiàn)象就是多徑效應(yīng)。這些經(jīng)由不同路徑到達接收端的信號幅度和相位各不相同，導(dǎo)致接收到的信號出現(xiàn)隨機變化，形成多徑衰落，對無線數(shù)字通信會產(chǎn)生十分嚴重的影響[1]。為了克服信道衰落的影響，發(fā)送端需要發(fā)送較高的功率來保證信息的有效傳輸，而在移動通信中由于手持終端的功率有限無法持續(xù)長時間地高功率傳輸，因此可以采用分集方式來降低發(fā)射功率。分集技術(shù)是指將同一信息通過多個衰落特性相互獨立的信道
2、傳輸，接收端對收到的多個信號進行處理，從而減小衰落對信號的影響[2-3]。由于多條路徑同時深衰落的概率遠遠小于單個路徑深衰落的概率，因此分集技術(shù)能極大地改善衰落信道下的系統(tǒng)性能。常見的分集技術(shù)包括時間分集（TimeDivision:TD）、頻率分集（FrequencyDivision:FD）、空間分集（SpaceDivision:SD）[4-6]。時間分集和頻率分集通過在不同時間或不同頻域重復(fù)發(fā)送冗余信號產(chǎn)生分集增益，但是增加了時隙資源或頻帶資源的開銷，降低了系統(tǒng)的傳輸效率?？臻g分集技術(shù)的冗余信號通過不同空間傳送，不需要占用額外的時域、頻域資源，也就不會造
3、成頻譜利用率降低。因此在頻譜資源非常有限的無線移動通信中，空間分集技術(shù)有很大的應(yīng)用前景。..1.2中繼選擇及功率分配技術(shù)由于無線通信系統(tǒng)中往往存在多個可用中繼，傳統(tǒng)的方法是邀請所有可用中繼都轉(zhuǎn)發(fā)信號的全部中繼協(xié)作方案（AllRelaySelection:ARS）。多個中繼參與協(xié)作的方式分為兩種，一是在轉(zhuǎn)發(fā)過程中，所有參與的中繼在同一個信道上同時進行轉(zhuǎn)發(fā)，目的節(jié)點直接對接收到的疊加信號進行解碼，這種中繼協(xié)作需要嚴格的同步機制，對通信網(wǎng)絡(luò)的要求很高，往往造成系統(tǒng)復(fù)雜度非常大，實際應(yīng)用中很難實現(xiàn)[43]；二是參與的中繼通過相互正交的信道（頻率或時域）進行轉(zhuǎn)發(fā)，目
4、的節(jié)點采用最大比合并得到接收信號[44-47]。這種中繼協(xié)議不需要嚴格的同步，但是占用了額外的信道資源。為了有效地利用頻譜資源同時獲得較高的分集增益，人們提出了機會中繼選擇（OpportunisticRelayingSelection:ORS）的概念[48]，其基本思想是在每次源節(jié)點和目的節(jié)點的通信中，通過預(yù)先給定的最佳中繼選擇準則根據(jù)瞬時信道狀態(tài)信息（ChannelStateInformation:CSI），從備選的所有中繼中選擇一個最佳中繼來轉(zhuǎn)發(fā)信號。研究表明這種最佳中繼選擇機制可以和傳統(tǒng)的協(xié)作機制達到相同的分集階數(shù)。根據(jù)中繼選擇時刻的不同，中繼選擇方
5、法被分為兩種：主動機會中繼（ProactiveOpportunisticRelaying:POR）[49-51]和被動機會中繼（ReactiveOpportunisticRelaying:ROR）[41,52-53]。主動機會中繼在實際信號傳輸前，通過控制信道完成中繼的選擇，這種方法僅需要被選中的中繼參與通信過程，并且最佳中繼選出后其余的中繼可以協(xié)助別的源節(jié)點進行通信，即每個信息交換周期內(nèi)一對源節(jié)點僅占用一個中繼，這樣降低了中繼處的計算負擔和資源占用。被動機會中繼在完成源到中繼的信號傳輸后，根據(jù)接收端的信道信息設(shè)定計時器，計時器最先耗盡的中繼作為最佳的中繼
6、完成信號轉(zhuǎn)發(fā)，并通知其余的中繼停止計時。這種選擇方法僅通過中繼處接收到的信息就能選擇最佳中繼，不需要網(wǎng)絡(luò)的拓撲信息，因此作為一種分布式選擇方案可以在實際應(yīng)用中靈活部署，但是這種方法中所有可用中繼均需要接收源廣播的信息并參與中繼的選擇，占用了所有中繼資源。研究證明這兩種中繼選擇方式均能獲得滿分集，因此被廣泛應(yīng)用在不同的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中。.第二章雙向中繼系統(tǒng)研究基礎(chǔ)2.1雙向中繼系統(tǒng)性能指標與傳統(tǒng)的直接發(fā)送通信相比，協(xié)作通信系統(tǒng)的巨大優(yōu)勢使其成為近年來通信領(lǐng)域研究的熱點。文獻[67-68]研究基于AF中繼協(xié)議的單向中繼協(xié)作通信網(wǎng)絡(luò)模型，所有的信道受到瑞利衰落的影響，
7、通過對目的節(jié)點接收信噪比的分析，得到其概率密度函數(shù)（ProbabilityDensityFunction:PDF）、積累分布函數(shù)（CumulativeDistributionFunction:CDF）以及矩量母函數(shù)（MomentGeneratingFunction:MGF），并推導(dǎo)出該模型的平均誤比特率（BitErrorRate:BER）和中斷概率的閉合表達式。文獻[69]討論基于AF中繼協(xié)議的單向協(xié)作系統(tǒng)接收信噪比最大的中繼選擇方案，同時精確地分析了系統(tǒng)的平均誤碼率（AverageErrorProbability:AEP）、中斷概率（OutageProb
8、ability:OP）和遍歷容量（ErgodicCapacity:
