协作通信中继协议及最优中继选择策略研究

发布时间：2017-10-17 05:35

  本文关键词：协作通信中继协议及最优中继选择策略研究

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【摘要】：目前,协作通信技术已成为无线通信领域的一个前沿研究热点。该技术通过中继协作可有效抵抗无线信道的衰落特性及不稳定性,从而提升通信系统传输性能。本文围绕无线协作通信的中继技术开展相关研究,主要针对协作通信的中继协议及最优中继选择策略进行了研究。论文研究的主要内容和创新点如下:1.分析比较了几种典型的中继协议性能,并针对放大转发(Amplify-and-Forward,AF)协议的噪声放大和解码转发(Decode-and-Forward,DF)协议的错误传播问题,通过引入自动重传请求(Automatic Repeat-Request,ARQ)方式的增量中继,提出了一种增强选择的混合译码放大转发(Incremental Selection Hybrid Decode-Amplify Forward,ISHDAF)协议。该协议可根据目的节点的反馈信息,分别决定采用直接传输、源节点重传和协作传输。理论分析与数值仿真表明,该协议不仅能提高混合译码放大转发(Hybrid Decode-Amplify Forward,HDAF)协议的频谱效率,且和增强选择的放大转发协议(Incremental Selection Amplify-and-Forward,ISAF)相比,还能改善系统误码率和中断性能。在误码率同为510-时,ISHDAF协议相比ISAF协议约有1dB的信噪比增益;当中断概率为10~(-2)时,ISHDAF协议的性能比ISAF协议提高了0.7dB。2.总结和比较了基于不同准则的中继选择策略,其中机会中继选择策略通过选择最优中继参与协作,可获得与全中继协作相同的分集增益,且具有较好的自适应性。于是,结合机会中继,提出了一种HDAF协议下的最优中继选择策略。相对固定中继协议下的中继选择策略,该策略能更好地改善系统误码和中断性能,且中继数量越多,它所体现的性能改善也越显著。在中断概率为10~(-2),中继数量从2增到8时,该策略可获约5dB的性能增益;当误码率为10~(-3)时,相对2个中继,所提策略在8个中继时约有2dB的信噪比增益。3.为了提高全天候协作系统的频谱效率,提出了一种基于门限决策的选择解码转发(Selection Decode-and-Forward,SDF)协议下的最优中继选择策略,并推导了该策略在高信噪比时中断概率和频谱效率的近似表达式。仿真分析表明,该策略可根据不同的信噪比环境和中继节点数目来选取适当的协作门限,从而改善系统频谱效率和中断概率。当信噪比较低且中继较少时,不同门限下的中断概率相差不多,协作门限增加0.09,系统频谱效率可提高0.12;在高信噪比和多中继协作场景中,不同门限下的频谱效率较为接近,当系统中断概率为10-2时,协作门限减少0.9,系统可获约1.1dB的性能增益。随着无线通信理论及应用的发展,作为其关键技术之一的协作通信也获得了较大提高。因此,本文对协作通信的中继协议及最优中继选择策略的研究将具有较高的理论和应用价值。
【关键词】：协作通信 中继协议 最优中继选择 中断概率 误码率 频谱效率
【学位授予单位】：杭州电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN92
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 研究背景10
• 1.2 研究意义10-11
• 1.3 协作通信的发展和研究现状11-13
• 1.4 协作通信的典型应用13-15
• 1.4.1 蜂窝移动通信网络(3G/B3G/4G)中的应用13-14
• 1.4.2 无线局域网(802.11x)中的应用14
• 1.4.3 无线传感器网络中的应用14-15
• 1.5 研究内容和结构安排15-16
• 第2章 协作通信的中继技术基础16-29
• 2.1 无线通信中的分集技术16-20
• 2.1.1 分集技术16-17
• 2.1.2 分集合并技术17-19
• 2.1.3 三种合并技术的误码率比较19-20
• 2.2 协作通信的基本系统模型20-21
• 2.3 协作通信的中继协议21-26
• 2.3.1 固定中继协议21-23
• 2.3.2 选择DF中继协议23-24
• 2.3.3 增量中继协议24-25
• 2.3.4 其它中继协议25
• 2.3.5 各中继协议的比较25-26
• 2.4 协作通信的中继选择策略26-28
• 2.4.1 基于不同准则的中继选择策略27-28
• 2.4.2 不同中继选择策略的比较28
• 2.5 本章小结28-29
• 第3章 增强选择的混合译码放大转发协议研究29-38
• 3.1 引言29
• 3.2 系统模型29-30
• 3.3 ISHDAF协议描述30-32
• 3.4 理论分析32-34
• 3.4.1 误码率分析32-33
• 3.4.2 中断概率分析33-34
• 3.4.3 频谱效率分析34
• 3.5 数值仿真34-37
• 3.6 本章小结37-38
• 第4章 协作通信的最优中继选择策略研究38-54
• 4.1 引言38
• 4.2 最优中继选择协作场景下的系统模型38-40
• 4.3 机会中继选择策略40-41
• 4.3.1 AF机会中继选择策略40
• 4.3.2 DF机会中继选择策略40-41
• 4.4 混合译码放大转发协议下的最优中继选择策略41-46
• 4.4.1 算法描述41-43
• 4.4.2 性能分析43-44
• 4.4.3 对比仿真44-46
• 4.5 基于门限决策的SDF协议下最优中继选择策略46-53
• 4.5.1 策略描述46-48
• 4.5.2 理论分析48-51
• 4.5.3 仿真分析51-53
• 4.6 本章小结53-54
• 第5章 总结与展望54-56
• 5.1 总结54-55
• 5.2 后续研究工作的展望55-56
• 致谢56-57
• 参考文献57-61
• 附录61

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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10 闫力瑗;王s，

本文编号：1047127