基于和速率的协作通信功率分配算法研究

发布时间：2017-10-24 11:19

  本文关键词：基于和速率的协作通信功率分配算法研究

  更多相关文章： 协作通信 CoMP Two-way relay 功率控制 节点选择

【摘要】：伴随着移动互联网大潮的汹涌袭来,终端流量爆炸式增长倒逼数据传输速率跳跃式提高,高速率带给频谱资源的压力也陡然增加。协作通信技术不仅能够克服多径衰落以及降低小区间干扰,而且能够获得分集增益,有效提高传输速率,因而受到广泛的关注,成为研究的热点。协作通信技术分为两类,一类是中继协作技术,当源节点与目标节点的距离比较远时,源节点需要利用中继节点完成信息传输。为了克服传统中继协作技术频谱利用的效率过于低下这一缺点,双向中继(Two-way relay)技术被认为是针对上述问题的技术因而成为当下研究的热点。另一类技术为多点协作技术(Coordinated Multiple Point,Co MP),仅考虑下行链路时,几个基站同时为它们覆盖范围之内的用户提供分集增益,将地理位置相近小区之间的干扰转变为协作信号,因此能够有效提升小区边缘的通信性能。为了满足国际电信联盟对第四代移动通信技术所提出服务需求,LTE-A把中继协作与多点协作两种技术同时纳入关键技术。网速已经成为区分第几代移动通信的最直观最有说服力的标准。因此,重点分析了中继协作技术和多点协作技术的数据传输速率。在中继协作技术中,着重研究了Two-way中继模型下如何进一步提高传输速率问题。为更进一步提升双向中继传输系统的传输速率,提出了基于放大转发的中继节点选择标准和相应的最优功率分配方案。将中继传输系统总传输功率有限作为约束条件,以最大化系统总速率为目标函数,将节点选择与功率分配过程抽象为一个最优化问题。由于原问题比较复杂,将其转化为最小化两条链路信噪比的倒数和问题,并推导出功率分配的最优解。理论分析发现,系统总速率只与总发射功率和两条链路信道系数倒数和有关。基于此,得到了最小化两条链路信道系数倒数和的中继节点选择标准。仿真结果表明,该中继节点选择与功率分配联合方案不仅复杂度低,而且可以有效提升中继传输系统的总速率。在多点协作通信系统中,研究了如何兼顾传输速率和用户公平性问题。把系统中最大用户速率与最小用户速率的比值定为公平因子,则公平因子越低系统的公平性越好。以最大化系统平均速率与公平因子的比值为优化目标,进行功率分配,在提高平均传输速率的同时兼顾了系统中用户之间的公平性。数值分析显示,将等功率分配算法和本文算法作比较,本文功率分配算法不但可以提高平均传输速率,还可以提高用户公平性。
【关键词】：协作通信 CoMP Two-way relay 功率控制 节点选择
【学位授予单位】：新疆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN929.5;TN919.3
【目录】：

• 摘要2-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 绪论8-14
• 1.1 课题研究背景及意义8-10
• 1.2 研究现状10-11
• 1.2.1 中继协作通信10-11
• 1.2.2 多点协作通信11
• 1.3 本文研究目的及意义11-12
• 1.4 本文研究内容及章节安排12-14
• 第二章 协作通信基础知识14-24
• 2.1 衰落信道简介14-16
• 2.2 协作通信的概念和原理16
• 2.3 分集合并技术16-18
• 2.4 Co MP技术18-22
• 2.4.1 Co MP技术分类18
• 2.4.2 Co MP系统用户划分方法18-19
• 2.4.3 Co MP协作簇的划分19-20
• 2.4.4 下行Co MP技术20-22
• 2.5 双向中继技术22-24
• 2.5.1 双向中继的工作原理22-23
• 2.5.2 中继信道通信协议23-24
• 第三章 双向中继协作系统的中继选择与功率24-37
• 3.1 系统模型25-26
• 3.2 中继选择方案26-29
• 3.2.2 基于位置信息的中继选择算法26-27
• 3.2.3 基于信道瞬时信息的机会中继选择算法27
• 3.2.4 基于传输速率的中继选择算法27-28
• 3.2.5 一种双向中继选择策略28-29
• 3.3 功率分配方案29-32
• 3.3.1 功率分配的分类29-30
• 3.3.2 基于最大传输速率的功率分配30-32
• 3.4 和速率最大化的联合中继选择和功率分配方案32-37
• 3.4.1 和速率最大化的最优功率分配方案32-33
• 3.4.2 和速率最大化的中继选择方案33-35
• 3.4.3 算法仿真分析35-37
• 第四章 多点协作下行功率分配37-46
• 4.1 Co MP功率分配的意义和存在的问题37-38
• 4.2 Co MP系统模型38-40
• 4.3 功率分配方案40-46
• 4.3.1 基站选择策略40-41
• 4.3.2 遗传算法41-43
• 4.3.3 算法仿真分析43-46
• 第五章 总结与展望46-48
• 5.1 全文总结46-47
• 5.2 展望47-48
• 参考文献48-54
• 附录 攻读硕士学位期间撰写论文54-55
• 致谢55-56

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本文编号：1088515