協(xié)作中繼選擇與功率分配優(yōu)化方案的研究.pdf

1、隨著Internet和多媒體技術(shù)的迅猛發(fā)展，用戶希望無(wú)線通信系統(tǒng)能夠提供更可靠的服務(wù)質(zhì)量和傳輸速率更高的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。多天線系統(tǒng)由于能夠顯著提升無(wú)線通信系統(tǒng)的傳輸性能和頻譜效率，已受到廣泛的關(guān)注。協(xié)作分集作為多天線技術(shù)的延伸技術(shù)，已成為未來(lái)通信研究的關(guān)鍵技術(shù)之一。協(xié)作分集，即在無(wú)線通信環(huán)境下多個(gè)移動(dòng)用戶組成協(xié)作伙伴，每個(gè)用戶不僅發(fā)送自己信息，還要發(fā)送協(xié)作伙伴的信息。通過(guò)節(jié)點(diǎn)間的協(xié)作構(gòu)成一個(gè)虛擬的多天線矩陣，使移動(dòng)用戶獲得更高分集增益，并減少

2、信道衰落的影響。然而在多中繼協(xié)作場(chǎng)景下，為了有效地分配系統(tǒng)資源和提升系統(tǒng)整體性能，協(xié)作系統(tǒng)需要選擇最優(yōu)中繼節(jié)點(diǎn)進(jìn)行協(xié)作轉(zhuǎn)發(fā)。本文在此基礎(chǔ)上，針對(duì)傳統(tǒng)中繼選擇算法和功率分配算法的不足之處，提出最近中繼選擇算法和基于能效最大化的功率分配算法。本文的主要內(nèi)容和創(chuàng)新如下：
　　首先，本文從協(xié)作分集的經(jīng)典三點(diǎn)模型出發(fā)，分析了不同協(xié)作中繼協(xié)議的分集增益和系統(tǒng)中斷概率，以及放大轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議和譯碼轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議的最優(yōu)功率分配。從仿真結(jié)果可以得出：自適應(yīng)中繼

3、技術(shù)性能優(yōu)于固定中繼技術(shù)，且對(duì)比常用的選擇中繼協(xié)議，增量選擇中繼協(xié)議具有更好的中斷性能。
　　然后，本文分析了目前典型的中繼選擇算法的優(yōu)缺點(diǎn)，并研究了網(wǎng)絡(luò)中用戶節(jié)點(diǎn)的空間分布以及相關(guān)信道大尺度路徑損耗的隨機(jī)性。在此基礎(chǔ)上，本文提出了一種基于增量選擇協(xié)議的最近中繼選擇算法，其原理是：信源端向其鄰節(jié)點(diǎn)廣播一個(gè)尋呼信號(hào)，然后選擇接收信噪比最大的節(jié)點(diǎn)作為最優(yōu)中繼進(jìn)行協(xié)作傳輸。仿真結(jié)果表明：該算法所得到的結(jié)果更接近Genie-aided算法

4、的理論下界值，且優(yōu)于直接傳輸和分布式協(xié)作傳輸方案，可以顯著的提升信號(hào)覆蓋范圍，更好的改善系統(tǒng)性能。在固定小區(qū)半徑且系統(tǒng)達(dá)到一定的中斷概率時(shí)，發(fā)射功率相對(duì)于直接傳輸方案降低了8dBw。
　　最后，在考慮協(xié)作的額外開(kāi)銷的情況下，本文提出一種基于最大化能效的功率分配算法。其基本思想是：分別在單中繼場(chǎng)景和多中繼場(chǎng)景下進(jìn)行研究，以最大化能量效率為指標(biāo)來(lái)選擇最優(yōu)的傳輸方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，并對(duì)參與協(xié)作的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行合理的功率分配。仿真結(jié)果表明：在信源