無線通信系統(tǒng)中的單向與雙向中繼傳輸模式及其性能分析.pdf

1、中繼技術能有效地對抗信道衰落、拓寬信號覆蓋范圍和提高系統(tǒng)容量，已成為無線通信系統(tǒng)的關鍵技術。高效的中繼傳輸技術如信源選擇、中繼選擇、天線選擇等，不但能顯著地降低功耗和信號處理的復雜度，還能帶來性能改善;而準確的理論性能分析是指導無線通信系統(tǒng)設計和性能優(yōu)化的一個重要手段。通過優(yōu)化理論分析，如最小化中斷概率、最大化平均速率等，可得到一些最優(yōu)的系統(tǒng)參數(shù)設置方法，從而為系統(tǒng)傳輸方案設計、資源分配等提供理論指導。本文致力于無線通信系統(tǒng)的中繼傳輸模

2、式及其性能分析，重點研究單向與雙向中繼傳輸模式及性能。
　　首先，以雙向單中繼傳輸模式通信系統(tǒng)為研究背景，在Nakagami-m衰落信道下，在m取整數(shù)及半整數(shù)值時，本文獲得了系統(tǒng)中斷概率和平均和速率的理論結果;基于MGF方法，獲得了采用M-PSK調(diào)制時系統(tǒng)平均SER的理論結果。數(shù)值和仿真結果驗證了理論分析的正確性，本項研究成果可用于指導Nakagami-m信道下雙向單中繼傳輸模式通信系統(tǒng)的設計與優(yōu)化。
　　其次，以多用戶雙向

3、中繼傳輸模式通信系統(tǒng)為研究背景，以最大化平均速率為多用戶調(diào)度準則，在獨立非同分布Nakagami-m衰落環(huán)境下，本文獲得了m取整數(shù)值時容量下界的理論結果;當m=1時，所得結果與Rayleigh衰落下的已有結果基本一致，但適用范圍更廣。本項研究成果為Nakagami-m衰落環(huán)境中多用戶雙向中繼傳輸模式通信系統(tǒng)的優(yōu)化設計提供了理論依據(jù)。
　　接著，本文研究了雙向多中繼傳輸模式通信系統(tǒng)采用不同傳輸方案時的性能。具體包括:(1)當采用AP

4、R傳輸方案時，在Nakagami-m衰落環(huán)境下，獲得了m(m＞0.5)取任意實數(shù)值時，系統(tǒng)在高SNR區(qū)域的平均誤比特率和中斷概率的理論結果，并進而得到了系統(tǒng)的分集增益和編碼增益;(2)當采用DRS-AF方案時，在Rayleigh衰落信道環(huán)境下，獲得了中斷概率和平均SER上下界的理論結果。數(shù)值與仿真結果驗證了上述分析結果的正確性。本項研究成果對于衰落環(huán)境下雙向多中繼傳輸模式通信系統(tǒng)設計與性能優(yōu)化具有重要指導意義。
　　隨后，本文研究

5、了多天線雙向中繼傳輸問題，提出一種聯(lián)合考慮AS和DE的雙向中繼傳輸模式，即聯(lián)合AS-DE中繼模式;并分析了其理論性能，獲得了中斷概率及分集增益的理論結果。研究表明:聯(lián)合AS-DE中繼模式不但能實現(xiàn)全分集;而且在花費相同資源的前提下，在任意SNR區(qū)域其性能都優(yōu)于既有max-min AS中繼模式和max-max AS中繼模式。本項研究成果為多天線雙向中繼傳輸模式通信系統(tǒng)提供了一種高效可行的數(shù)據(jù)傳輸方案。
　　最后，本文研究了HARQ技

6、術及其在單向中繼傳輸模式通信系統(tǒng)下的吞吐量性能。獲得研究成果具體如下:(1)利用HARQ的反饋信令ACK/NAK，本文提出了一種新的SNR估計方法，并且在反饋信令完全正確/存在錯誤的情況下，研究了該估計方案在Rayleigh和AWGN信道下的估計性能;(2)基于兩跳單向中繼傳輸模式，首先獲得了非對稱衰落信道模型（移動臺-中繼站信道和中繼站-基站信道分別服從Rayleigh和Rician衰落分布）下，三種HARQ協(xié)議(ALO，RTD和IN