高效率中继技术的研究

发布时间：2017-04-20 01:10

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【摘要】：近些年,移动互联网和多媒体业务的广泛应用促进了移动无线通信系统的迅速发展。为了满足日益增长的通信速率和通信质量的要求,必须采用一系列新的技术手段,基于中继技术的分布式组网是其中之一,被认为是下一代网络的重要的组网方案,也是近年来学术界和工业界研究的一个热点。已经有很多文献从香农信息论等角度对各类中继协议进行了大量研究,然而这些研究较少考虑在正交频分复用(OFDM)、多进制调制和前向纠错(FEC)编码下的通信系统中的实际运用,而这些技术都是现代无线通信系统中不可或缺的关键技术。因此,本文着重考虑在这些关键技术下高效率的中继技术问题,包括具体实现方案、性能、计算量、复杂度和信令开销等的高效率优化问题,针对基于OFDM、多进制调制和FEC编码的各种中继模型下的解码转发(DF)协议,提出了一些改进的中继协议。本论文的主要贡献和创新如下：(1)针对基于OFDM、多进制调制和FEC编码的三节点协作式中继模型,研究了现有的DF和解码量化转发(DQF)协议,并提出了新的基于码字级的差错率修正的DF(BMDF)协议和基于符号级的BMDF协议。在‘码字级’的中继转发中,需要做完备的OFDM解调、软解调和FEC解码；而‘符号级’的中继,仅需要OFDM解调和星座空间上的符号硬判决。所提协议中需要传递的边信息可以是发端到中继节点的信道系数,中继产生的差错率(BER),对数似然比(LLR)的限幅值中的任意一个。所提的两种新的中继协议复杂度低,操作简单,且都比DF的性能好,当中继节点距离发送端更近一些时比DQF的性能好。符号级的BMDF比码字级的BMDF的实现复杂度更低,但性能略差。(2)针对基于OFDM、多进制调制和FEC编码的线性多跳中继模型,研究了现有的DF协议,提出了该模型下的BMDF协议和带子载波配对(SP)和载波功率分配(PA)的BMDF协议。由于多跳系统对中继节点处理的复杂度和时延性都要求较高,因此符号级的BMDF方法非常适用于该模型。在所提协议中,接收端为了获得所需的BER信息,需要它前面的每个节点将其累积的BER值传递下来,因此其传递的边信息只能是BER。当系统信令负荷受限时,还提出了一种有效减少信令传输数量的方法。新提出的协议比符号级DF的性能好很多,即使每跳只传一个BER边信息,其性能也能改善不少；并且结合了SP和PA的BMDF协议能进一步提高系统的性能。(3)针对基于OFDM、多进制调制和FEC编码的双向中继模型,研究了现有的DF、放大转发(AF)和去噪转发(DNF)协议,提出了该模型下的BMDF协议和考虑了预编码技术下的BMDNF协议。其中继节点不同于前两种单向中继模型中的处理方法,它需要对两路信号进行合并后再广播出去,这就涉及到了网络编码问题。并且在多进制调制下的两步传输双向中继模型中,需要在预编码下分析具体的网络编码方式。另外,由于中继节点的广播特性,导致其BER是两路信号联合的BER,且BMDNF协议中中继节点的BER的计算更为复杂,但它也是本文必须解决的问题。在信令传递方面,BMDF协议中的边信息一般可以是信道系数,BER和LLR限幅值中的任意一个；而二进制相位键控调制(BPSK)和带相位旋转预编码的正交相移键控(QPSK)调制下的BMDNF协议只能传递BER或是LLR的限幅值,另外带相位旋转和幅度调整预编码的四进制正交幅度调制(16QAM)下的BMDNF协议不需要传递边信息。并且,新协议对广播的边信息的差错极不敏感。在三步双向中继模型中,新提出的BMDF协议比DF的性能好；而在两步双向中继模型中,新提出的BMDNF协议比AF和DNF的性能好。且在吞吐量方面,BMDNF协议最优。
【关键词】：中继 多跳 双向中继 正交频分复用 解码转发 多进制调制 前向纠错码
【学位授予单位】：北京邮电大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN929.5
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 符号说明11-12
• 第一章 绪论12-27
• 1.1 研究背景和意义12-15
• 1.2 中继技术的发展和研究现状15-21
• 1.2.1 中继技术的发展15-17
• 1.2.2 中继技术的分类17-19
• 1.2.3 中继技术的挑战19-21
• 1.3 论文主要工作21-22
• 1.4 论文结构安排22-24
• 参考文献24-27
• 第二章 三节点中继信道中的中继算法研究27-50
• 2.1 系统模型28-30
• 2.2 DF和DQF算法30-34
• 2.2.1 DF算法30-32
• 2.2.2 DQF算法32-34
• 2.3 所提符号级BMDF协议34-39
• 2.3.1 信道的等效模型34-35
• 2.3.2 基于BER的修正方案35-38
• 2.3.3 符号级BMDF算法的流程38-39
• 2.4 所提码字级BMDF协议39-40
• 2.5 LDPC码的在线BER计算40-43
• 2.5.1 LDPC解码和仿真模型41
• 2.5.2 传统BER测量方法(蒙特卡洛法)41-42
• 2.5.3 在线BER测量方法42-43
• 2.6 仿真结果及分析43-46
• 2.6.1 符号级和码字级BMDF协议43-46
• 2.6.2 LDPC码的在线BER性能46
• 2.7 本章小结46-47
• 参考文献47-50
• 第三章 线性多跳中继系统中的中继算法研究50-68
• 3.1 系统模型51-52
• 3.2 多跳中的DF协议52-54
• 3.3 所提的多跳中的BMDF协议54-58
• 3.3.1 DF中差错传播的影响54-55
• 3.3.2 BMDF协议55-57
• 3.3.3 BER边信息57-58
• 3.4 多跳中带SP和PA的BMDF协议58-60
• 3.5 仿真结果及分析60-64
• 3.5.1 不带SP和PA的BMDF协议61-63
• 3.5.2 带SP和PA的BMDF协议63-64
• 3.6 本章小结64-65
• 参考文献65-68
• 第四章 双向中继系统的中继算法研究68-98
• 4.1 系统模型70-72
• 4.2 DF、AF和DNF协议72-79
• 4.2.1 三步传输中的DF协议72-73
• 4.2.2 两步传输中的AF和DNF协议73-79
• 4.3 双向DF的BER修正协议(BMDF)79-84
• 4.3.1 差错传播问题79-80
• 4.3.2 LLR的修正方案80-82
• 4.3.3 BER的估计82-83
• 4.3.4 CSI边信息83-84
• 4.4 双向DNF的BER修正协议(BMDNF)84-88
• 4.4.1 BER的估计84-88
• 4.4.2 CSI边信息88
• 4.5 仿真结果及分析88-94
• 4.6 本章小结94-95
• 参考文献95-98
• 第五章 总结和展望98-100
• 5.1 论文工作总结98-99
• 5.2 未来工作计划99-100
• 缩略词对照表100-102
• 致谢102-103
• 攻读博士期间发表的学术论文103

【参考文献】

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 林祥涛;上下文认知计算技术研究[D];北京邮电大学;2010年

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本文编号：317582