空間調(diào)制技術(shù)(Spatial Modulation,SM)是一種低復(fù)雜度的多天線傳輸技術(shù),利用天線序號(hào)傳輸信息,能夠在消除信道間干擾和避免天線同步要求的同時(shí),獲得較高的頻譜效率。協(xié)作通信技術(shù)通過(guò)同一網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)相互協(xié)作傳輸信號(hào),擴(kuò)大了信號(hào)覆蓋范圍,同時(shí)提升了傳輸可靠性。論文將空間調(diào)制技術(shù)應(yīng)用于放大轉(zhuǎn)發(fā)(Amplify-and-Forward,AF)協(xié)作中繼系統(tǒng)中,構(gòu)成了AF協(xié)作SM(AF-SM)系統(tǒng),針對(duì)非理想信道下的系統(tǒng)性能進(jìn)行了分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)。論文的主要內(nèi)容如下:1、AF-SM系統(tǒng)基于不完全信道狀態(tài)信息的性能分析和功率分配方案設(shè)計(jì)。構(gòu)建協(xié)作空間調(diào)制系統(tǒng)模型,考慮接收端信道估計(jì)存在誤差,推導(dǎo)出平均誤比特率(Bit Error Rate,BER)理論表達(dá)式和高信噪比下的漸進(jìn)近似表達(dá)式。通過(guò)最小化近似表達(dá)式,利用梯度下降法和卡爾丹公式給出次優(yōu)功率分配系數(shù)。仿真結(jié)果表明,平均BER理論值可與仿真值取得較好的吻合,且提出的功率分配方案能有效提高BER性能。2、研究空間相關(guān)信道下AF-SM系統(tǒng)性能以及功率分配方案�？紤]發(fā)送端和接收端天線之間存在相關(guān)性,利用相關(guān)信道下有效信噪比的矩生成函數(shù),推導(dǎo)了平均BER的近似閉式表達(dá)式。此外,基于該BER和高信噪比下的漸近表達(dá)式,提出了一種次優(yōu)功率分配方案。當(dāng)目的端包含多天線時(shí),該方案可提供功率分配系數(shù)的閉式解,當(dāng)目的端只有單根天線時(shí),提供一種迭代算法獲得功率分配系數(shù)。仿真結(jié)果說(shuō)明了所推理論表達(dá)式和所提功率分配方案是有效的。3、研究AF-SM系統(tǒng)基于不完全信道狀態(tài)信息和協(xié)作干擾的物理層安全性能。為了防止竊聽(tīng)端截獲信號(hào),目的端在源端發(fā)送信號(hào)的同時(shí)發(fā)送干擾以降低竊聽(tīng)端的接收性能。針對(duì)該系統(tǒng),推導(dǎo)了存在估計(jì)錯(cuò)誤時(shí)目的端和竊聽(tīng)端的遍歷速率的近似閉式表達(dá)式,由此得到了保密速率的理論表達(dá)式,該表達(dá)式與仿真較為一致。而且,由于干擾的存在,竊聽(tīng)端的遍歷速率和BER性能明顯低于合法端。仿真結(jié)果表明采用的物理層安全方案可有效提高系統(tǒng)的保密性能。
【學(xué)位單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TN929.5
【部分圖文】：

南京航空航天大學(xué)碩士學(xué)位論文二章 協(xié)作空間調(diào)制系統(tǒng)中的關(guān)鍵AF-SM 系統(tǒng)中的一些關(guān)鍵技術(shù)。詳細(xì)描述了放性能分析方法，空間相關(guān)信道模型以及物理層議同一網(wǎng)絡(luò)中的其他節(jié)點(diǎn)作為中繼協(xié)作信號(hào)傳輸將接收信號(hào)處理后轉(zhuǎn)發(fā)，根據(jù)處理方式不同可轉(zhuǎn)發(fā)的 AF 協(xié)議相比于其他協(xié)議復(fù)雜度較低，端點(diǎn)的協(xié)作中繼模型[69]。

在實(shí)際通信過(guò)程中，接收端根據(jù)信道估計(jì)值對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，由于信道的完全估計(jì)，信道估計(jì)值與實(shí)際值之間會(huì)產(chǎn)生一定偏差，從而接收機(jī)對(duì)信號(hào)檢測(cè)下降。同時(shí)，由于中繼位置的變化以及各節(jié)點(diǎn)之間的信道質(zhì)量不同，源端和中信息變化的自適應(yīng)功率分配方案有利于提高系統(tǒng)性能。因此，本章針對(duì)協(xié)作 A接收端考慮不完全信道估計(jì)，分析了平均 BER 性能，研究了估計(jì)錯(cuò)誤對(duì)系統(tǒng)性能還基于近似 BER 表達(dá)式，利用梯度下降法和卡爾丹公式給出次優(yōu)功率分配方案基于估計(jì)錯(cuò)誤的系統(tǒng)模型章考慮一種基于 AF 協(xié)作協(xié)議的協(xié)作 SM 系統(tǒng)。該系統(tǒng)模型如圖 3.1 所示，其包的三個(gè)節(jié)點(diǎn)，除中繼考慮單根天線外，源和目的分別配有 Nt和 Nr根天線。在(MNt)個(gè)比特，經(jīng)過(guò) SM 映射，log2Nt個(gè)比特選擇被激活的天線序號(hào)，log2M 個(gè)比符號(hào)。則經(jīng)映射后得到的發(fā)送信號(hào)表示為[29][0 0 0]Tiq qx x i 個(gè)元素 xq是該信號(hào)矢量中的唯一非零元素，同時(shí) xq是 M 階星座圖中第 q 個(gè)符表示源端第 i 根天線被激活用于發(fā)送星座符號(hào) xq。

3.2 固定估計(jì)錯(cuò)誤下 AF-SM 系統(tǒng)的平均 BER ( Nr=2, 4QAM, : : 1: 0.5sd sr rdd d d 3.3 可變估計(jì)錯(cuò)誤下 AF-SM 系統(tǒng)的平均 BER ( Nr=2, 4QAM, : : 1: 0.5sd sr rdd d d
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本文編號(hào)：2845181