雙向中繼系統(tǒng)中繼選擇和功率分配算法的分析與設計.pdf

1、隨著人們對無線通信需求的不斷增長，下一代無線通信系統(tǒng)需要提供更高的傳輸速率和可靠性。協(xié)作通信技術利用無線網(wǎng)絡中的多個節(jié)點相互協(xié)作，能有效克服無線信道衰落，提高傳輸性能。網(wǎng)絡編碼技術利用無線傳播媒介的廣播特性能夠明顯提升雙向中繼協(xié)作通信的頻譜效率。因此網(wǎng)絡編碼雙向中繼系統(tǒng)成為近年來通信領域研究的熱點。本論文對網(wǎng)絡編碼雙向中繼系統(tǒng)中的中繼選擇和功率分配方案進行了深入研究。主要包括：
　　1）多對多中繼（Multi-Pair Multi

2、-Relay: MPMR）解碼轉發(fā)雙向中繼系統(tǒng)（Decode-and-Forward Two-Way Relaying Networks:DF-TWRN）中繼選擇和功率分配算法的分析和設計。首先建立DF-TWRN系統(tǒng)的性能解析分析方法，獲得了高信噪比條件下單個 DF雙向子信道誤碼率的近似表達式。然后基于上述分析，提出了一種雙向誤碼率最低的功率分配方案，并將該方案應用于多對多中繼系統(tǒng)，通過理論分析獲得了該場景下通過最優(yōu)功率分配得到的最小誤

3、碼率的閉合解析解。理論分析和仿真結果表明新方案能有效降低雙向誤碼率，同時在多對多中繼系統(tǒng)中能獲得低的運算復雜度和更好的誤碼性能。
　　2）非對稱數(shù)據(jù)速率需求（Asymmetric Traffic Requirement:ATR）的雙向放大轉發(fā)中繼系統(tǒng)（Amplify-and-Forward Two-Way Relaying Network: AF-TWRN）中繼選擇和功率分配聯(lián)合算法的分析和設計。重點考慮了雙向速率門限不同時對雙向

4、鏈路信噪比的優(yōu)化，通過假設檢驗得到總功率約束下新的最優(yōu)功率分配方案，并提出對應的中繼選擇準則。然后通過理論分析獲得聯(lián)合算法的系統(tǒng)中斷概率的閉合表達式（或上下邊界）；并基于已有的兩種近似邊界提出了新的近似分析方法，獲得了更緊的中斷概率下界。仿真結果證明了理論分析的正確性，表明新方案在ATR AF-TWRN網(wǎng)絡中能夠獲得比其它方案更低的中斷概率。同時通過新的近似邊界得到的中斷概率上下邊界比已有的邊界更緊，能更好地表征系統(tǒng)的中斷性能。

5、　　3）過時信道信息（Outdated CSI）雙向AF中繼系統(tǒng)的多中繼選擇方案的分析和設計。首先建立Outdated CSI AF-TWRN系統(tǒng)模型，提出一種基于標準化門限的廣義選擇合并方案。通過理論分析和合理的近似獲得了多中繼選擇方案下中斷概率、平均誤碼率以及各態(tài)歷經(jīng)容量的上下邊界，并分析該方案獲得的分集增益。然后基于上述性能分析和比較，提出了一種自適應多中繼選擇方案。理論分析和仿真結果表明在Outdated CSI雙向通信中，多中