平流層協(xié)同通信系統(tǒng)譯碼轉(zhuǎn)發(fā)中斷性能分析.pdf

1、平流層通信是未來(lái)空-天-地綜合通信網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，相對(duì)于地面通信和衛(wèi)星通信，它擁有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。然而在平流層平臺(tái)和地面用戶的通信過(guò)程中，特別是當(dāng)用戶處于平流層平臺(tái)的低仰角覆蓋區(qū)域和山區(qū)林地的環(huán)境中，大尺度衰落會(huì)造成通信性能惡化，甚至使通信中斷。為了解決這一問(wèn)題，本文引入?yún)f(xié)同中繼技術(shù)來(lái)提升平流層通信系統(tǒng)的性能。
　　本文以平流層協(xié)同通信系統(tǒng)雙向鏈路的中斷性能為研究?jī)?nèi)容，主要包括以下幾個(gè)方面：
　　首先，通過(guò)對(duì)平流層平臺(tái)通信系統(tǒng)信

2、道的傳輸特性進(jìn)行分析，建立符合平流層通信特征的異構(gòu)信道模型，其中，地面節(jié)點(diǎn)間的信道用 Nakagami-m分布描述，地面節(jié)點(diǎn)和平流層平臺(tái)間的信道用Lognormal分布描述。利用陰影相關(guān)Lognormal統(tǒng)計(jì)信道模型來(lái)描述平流層平臺(tái)到不同地面節(jié)點(diǎn)之間信道的統(tǒng)計(jì)分布特征。
　　其次，分析了單基站協(xié)同平流層通信系統(tǒng)的中斷性能。根據(jù)信息論的相關(guān)原理，推導(dǎo)了譯碼轉(zhuǎn)發(fā)（DF）協(xié)同方式下系統(tǒng)中斷概率的表達(dá)式。針對(duì)上行鏈路，利用矩生成函數(shù)（MG

3、F）匹配法將兩個(gè) Lognormal隨機(jī)變量之和近似為一個(gè)新的Lognormal隨機(jī)變量。針對(duì)下行鏈路，通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，一個(gè)Lognormal隨機(jī)變量與一個(gè) Nakagami-m隨機(jī)變量之和可以近似為一個(gè)新的Lognormal隨機(jī)變量，同樣MGF匹配法求解相關(guān)參數(shù)。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合系統(tǒng)的中斷概率表達(dá)式可以計(jì)算出系統(tǒng)的中斷概率。仿真分析的結(jié)果表明：i）在直傳信道傳輸質(zhì)量差的情況下，協(xié)同能明顯提升系統(tǒng)的中斷性能；ii）Lognormal的參數(shù)

4、（?，?）以及Nakagami-m的參數(shù)m，都對(duì)系統(tǒng)中斷概率產(chǎn)生明顯的影響；iii）在上行過(guò)程中，Lognormal信道間的相關(guān)性也影響系統(tǒng)中斷概率，相關(guān)性越大，中斷概率越大。
　　最后，進(jìn)一步分析了多基站協(xié)同的平流層通信系統(tǒng)采用DF協(xié)議時(shí)系統(tǒng)的中斷性能。針對(duì)上行鏈路，將MGF匹配法推廣到可以處理多個(gè)Lognormal隨機(jī)變量之和的概率分布情形；針對(duì)下行鏈路，可以證明多個(gè)獨(dú)立同分布的Nakagmi-m隨機(jī)變量之和仍然是一個(gè)Naka