基于最优中继节点选择的协同通信技术研究

发布时间：2017-11-02 07:30

  本文关键词：基于最优中继节点选择的协同通信技术研究

  更多相关文章： MIMO 协同通信 中继选择 最小中断概率

【摘要】：多输入多输出(Multiple-input Multiple-output,MIMO)是在现代无线收发器嵌入多根天线以实现空间分集增益的技术。然而受制于无线设备的尺寸和成本影响,这项技术使得单一终端放置多天线是不切实际的。协同通信作为一种接力传输可以使网络节点构成分布式天线系统,各节点相互协作,获得近似于MIMO的系统性能,从而大幅度提高系统容量和降低中断的发生。目前对于协同通信的研究主要集中在中继节点选择策略、功率分配和网络编码等方面。本文主要对协同通信的中继节点选择策略进行了研究,具体研究的理论和创新点分别如下:首先,本文对协同通信的基本理论做了概述。主要介绍无线网络复杂多变的信道特性。阐述协同传输的三种处理协议以及抑制衰落的分集合并技术,并说明各自的优缺点。出于如何评价系统的考虑,着重提到信道容量、中断概率和平均错误概率三种性能指标。其次,本文研究了协同通信的单向中继选择策略。理论分析了AF和DF的传输特性,仿真结果表明DF传输相比于AF传输对链路质量要求更高,更适合工作在高信噪比区域。在单向协同ARS-M自适应多中继选择算法基础上,针对其存在的不足,本文提出一种改进型的ARS-M中继选择算法。所提的算法相比之前明确了多中继协同的中继节点数量,避免了出现协同中继过多的情况。而且中继选择过程是根据AF和DF转发方式不同选择不同的中继选择策略,能够更充分的体现各自的优势。仿真表明所提的算法能够在合理分配中继资源的前提下,最大化降低系统中断事件的发生。最后,本文研究了协同通信的双向中继选择策略。所做工作主要是在AF转发模式下,对双向多中继协同网络进行单中继选择的研究。以优化中断概率为目标,本文提出一种最小化中断概率的双向中继选择算法,推导出双向放大转发中继网络的中断概率表达式,然后选择出单条链路中断概率最小的中继节点。为了使中继选择能够在一定程度上降低计算复杂度和减少比较次数,提出在中继设置信噪门限,门限值取所有中继信噪比的均值,通过反复比较门限阈值剔除一部分链路差的中继节点,再进行最小中断概率的筛选。然后考虑到功率分配问题,本文利用一种以优化容量为目标的功率分配算法,将所得功率与中继选择策略相结合,来共同优化系统的性能。仿真结果表明,采用联合优化的策略能够在提升双向AF中继系统总速率的同时,又较好的降低中断概率。
【关键词】：MIMO 协同通信 中继选择 最小中断概率
【学位授予单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN92;TN919.3
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-16
• 1.1 研究背景及意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-11
• 1.3 协同通信的研究领域与应用前景11-14
• 1.3.1 中继选择12
• 1.3.2 功率控制12-13
• 1.3.3 协同网络编码13
• 1.3.4 协同通信的应用前景13-14
• 1.4 本文主要内容和结构安排14-16
• 2 协同通信的理论基础16-30
• 2.1 协同通信网络的信道特性16-19
• 2.1.1 路径损耗16-18
• 2.1.2 慢衰落18
• 2.1.3 快衰落18-19
• 2.2 协同分集传输协议19-23
• 2.2.1 放大转发传输协议20-21
• 2.2.2 解码转发传输协议21-22
• 2.2.3 编码协作传输协议22-23
• 2.3 协同通信的合并技术23-27
• 2.3.1 等增益合并24-25
• 2.3.2 选择式合并25-26
• 2.3.3 最大比合并26
• 2.3.4 三种合并方式的性能比较26-27
• 2.4 协同通信的评价指标27-29
• 2.4.1 信道容量27-28
• 2.4.2 中断概率28-29
• 2.4.3 平均错误概率29
• 2.5 本章小结29-30
• 3 协同通信的单向中继选择策略30-48
• 3.1 协同通信网络的系统模型30-32
• 3.2 协同模式传输特性32-39
• 3.2.1 AF传输特性32-34
• 3.2.2 DF传输特性34-37
• 3.2.3 两种传输方式的仿真分析37-39
• 3.3 常见的单向协同中继选择算法39-43
• 3.3.1 基于容量增益门限值的中继选择算法39-40
• 3.3.2 AAF中继选择算法40-41
• 3.3.3 SDF中继选择算法41-42
• 3.3.4 ARS-M自适应中继选择算法42-43
• 3.4 一种改进型ARS-M自适应中继选择算法43-47
• 3.4.1 算法描述43-45
• 3.4.2 仿真结果与分析45-47
• 3.5 本章小结47-48
• 4 协同通信的双向中继选择策略48-60
• 4.1 双向AF中继系统模型48-50
• 4.2 常见的双向AF协同中继选择算法50-51
• 4.2.1 随机中继选择算法50
• 4.2.2 最大最小信噪比中继选择算法50
• 4.2.3 最大化信道容量中继选择算法50-51
• 4.3 双向AF协同的联合优化策略51-55
• 4.3.1 基于最小化中断概率的中继选择算法51-53
• 4.3.2 信道容量最大化的功率分配算法53-55
• 4.4 仿真结果与分析55-59
• 4.5 本章小结59-60
• 总结与展望60-62
• 致谢62-63
• 参考文献63-66
• 攻读学位期间的研究成果66

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前9条

1 张庭园;李小兵;郑宇;李靖;;一种干扰受限场景下的双向中继选择方法[J];电视技术;2015年05期

2 刘顺兰;曹申好;;双向AF中继系统中继选择及功率分配策略[J];计算机工程与应用;2013年11期

3 史寅科;邱玲;;非理想信道信息下双向多中继选择系统性能分析[J];电子与信息学报;2012年10期

4 李勇;张翔;彭木根;王文博;;瑞利双向中继信道的功率分配及中继位置选择[J];北京邮电大学学报;2012年02期

5 吉晓东;郑宝玉;;不对称放大转发双向中继功率分配及中继位置选择[J];电子与信息学报;2012年02期

6 覃琴;曾志民;张天魁;张从青;;动态多中继协同节点选择算法[J];电子科技大学学报;2011年04期

7 刘通;陈前斌;唐伦;张力生;;Two-way中继系统中基于最小化中断概率的功率分配策略[J];计算机应用研究;2011年03期

8 唐伦;刘通;陈前斌;曾孝平;;Two-way中继系统协作节点选择及功率分配策略[J];电子与信息学报;2010年09期

9 高伟东;王文博;袁广翔;彭木根;;协作通信中的中继节点选取和功率分配联合优化[J];北京邮电大学学报;2008年02期

中国硕士学位论文全文数据库 前3条

1 孙立悦;协作通信系统中的中继选择与功率分配算法研究[D];吉林大学;2014年

2 杜家娇;无线通信系统中的中继选择策略研究[D];北京交通大学;2014年

3 殷玲;双向协作通信系统的中继选择与功率分配算法研究[D];湖南大学;2013年

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本文编号：1130594