本文關鍵詞：雙向協(xié)作通信系統(tǒng)的中繼選擇和能效研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：MIMO能大幅提升無線移動通信系統(tǒng)容量,但實現(xiàn)MIMO的智能天線等技術復雜度高,價格昂貴,目前難以實用。協(xié)作通信則是提升無線移動通信系統(tǒng)容量的另一種有效途徑,它在多用戶通信環(huán)境中,通過共享鄰近移動通信用戶的天線來產生一種與MIMO等效的虛擬多天線輸入輸出通信系統(tǒng)環(huán)境,從而獲得相應的空間分集,大幅提高無線移動通信系統(tǒng)傳輸性能和容量。目前協(xié)作通信作為下一代網(wǎng)絡中的關鍵技術已被廣泛研究,特別是在直傳鏈路狀況較差的情況下更能發(fā)揮作用。本文研宄了具有更高頻譜效率的無線雙向中繼(Two-way relay)系統(tǒng),探究了認知網(wǎng)絡中的雙向中繼的選擇。由于在實際無線通信系統(tǒng)中,各用戶節(jié)點都是由電池提供能源,頻繁的更換電池是不方便的,能效問題被更多人關注,本文針對能效問題也提出了一種新的高能效方案。本文的研究的主要工作如下:1論文簡要闡述了協(xié)作通信的理論基礎知識,主要包括常見的協(xié)作分集技術,如時間分集、頻率分集和空間分集等,同時也分析了雙向和單向的AF和DF協(xié)議,分析了通信性能指標。2論文詳細分析了幾種已有的中繼選擇算法,針對基于信噪比和信道增益的雙向中繼選擇算法中繼系統(tǒng)總是采用協(xié)作傳輸,在一定程度上降低了系統(tǒng)自由度的利用率�；诖�,本文創(chuàng)新點在于研究了“協(xié)同時機”的問題,考慮了源節(jié)點和目的節(jié)點之間的直接傳輸鏈路。通過對比中繼鏈路的信道增益以及直連鏈路的信道增益得出是否要進行協(xié)同協(xié)作通信,當中繼鏈路信道增益不如直連鏈路的情況時,單獨采取直連鏈路進行傳輸;否則通過中繼算法選擇出來的最佳中繼鏈路進行協(xié)同通信,以有效增加信息的總速率。仿真表明進該改進方案的優(yōu)越性,總速率優(yōu)于其他中繼方案。3在完成頻譜感知的認知網(wǎng)絡中,通過對最佳中繼的選擇,研究次用戶處于功率的限制下通過合理的功率分配所能達到的系統(tǒng)最大總速率。提出了以系統(tǒng)平均總速率為上界目標函數(shù)的最優(yōu)功率分配(OPA)方案,通過對引入中繼和未引入中繼進行分析,得出最優(yōu)的系統(tǒng)平均總速率,并且引入拉格朗日進行凸優(yōu)化并進行仿真,仿真結果總速率同樣得到提升。4本文的系統(tǒng)模型是基礎的雙向協(xié)作傳輸模型,在考慮非理想發(fā)射機以及動態(tài)的電路功耗的基礎上,通過分析直連鏈路(DT)以及雙向協(xié)作鏈路(TWRT)的能效,得出了并不總是是協(xié)作鏈路的能效最優(yōu);所以在此推導下,得出存在傳統(tǒng)的兩種方案能效相等的門限速率節(jié)點(Rth),通過二分法求解出此門限值,進而提出一種高能效的自適應方案,這個方案以最大能效為基礎進行模式轉換,然后根據(jù)系統(tǒng)對速率R的需求變化來自適應的選擇傳輸模式,進而進一步提高能效。仿真表明系統(tǒng)速率在一定的范圍內變化,采用高能效策略的系統(tǒng)能效總是最優(yōu)的。
【關鍵詞】：協(xié)作通信 中繼選擇 功率分配 二分法 能效
【學位授予單位】：東華大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN914
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 參數(shù)注釋表10-11
• 第1章 緒論11-17
• 1.1 論文研究背景11-12
• 1.2 協(xié)作通信研究現(xiàn)狀12-15
• 1.2.1 協(xié)作中繼選擇研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.2 功率分配研究現(xiàn)狀13-14
• 1.2.3 能效研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3 協(xié)作通信在認知網(wǎng)絡中的應用15
• 1.4 本文章節(jié)安排及創(chuàng)新15-17
• 第2章 協(xié)作通信相關技術17-34
• 2.1 常見的分集技術17-20
• 2.1.1 空間分集18-19
• 2.1.2 頻率分集19
• 2.1.3 時間分集19-20
• 2.2 協(xié)作中繼系統(tǒng)20-32
• 2.2.1 單向協(xié)作中繼系統(tǒng)20-24
• 2.2.2 單向中繼系統(tǒng)仿真分析24-25
• 2.2.3 雙向協(xié)作中繼系統(tǒng)25-31
• 2.2.4 雙向中繼系統(tǒng)仿真分析31-32
• 2.3 性能評價指標32-33
• 2.3.1 中斷概率32-33
• 2.3.2 信道容量33
• 2.3.3 誤碼率33
• 2.4 小結33-34
• 第3章 雙向協(xié)作中繼選擇34-46
• 3.1 多中繼系統(tǒng)模型34-35
• 3.2 經(jīng)典幾種的中繼選擇算法35-38
• 3.2.1 機會中繼選擇算法35-36
• 3.2.2 基于信噪比門限值的中繼選擇算法36-37
• 3.2.3 基于信噪比和信道增益的選擇算法37-38
• 3.2.4 中繼選擇算法的比較38
• 3.3 中繼選擇算法在認知網(wǎng)絡中的應用38-42
• 3.3.1 認知網(wǎng)絡模型39
• 3.3.2 Two-way中繼傳輸系統(tǒng)模型39-40
• 3.3.3 系統(tǒng)模型分析40-42
• 3.4 最優(yōu)中繼的選擇42-43
• 3.5 仿真分析43-45
• 3.6 小結45-46
• 第4章 雙向協(xié)作中繼功率分配46-54
• 4.1 典型的功率分配算法46-48
• 4.1.1 等功率分配算法46-47
• 4.1.2 注水功率分配算法47-48
• 4.1.3 功率分配算法的比較48
• 4.2 基于平均總速率的功率分配算法48-52
• 4.2.1 優(yōu)化功率分配策略49-51
• 4.2.2 仿真分析51-52
• 4.3 小結52-54
• 第5章 高能效協(xié)作通信54-65
• 5.1 能效標準的介紹54-55
• 5.2 雙向協(xié)作模式的能效分析55-58
• 5.2.1 系統(tǒng)模型55-56
• 5.2.2 基于能效的傳輸模式選擇56
• 5.2.3 直連鏈路傳輸能效分析56-58
• 5.2.4 雙向中繼傳輸58
• 5.3 求解雙向協(xié)作傳輸最小功率以及能效58-60
• 5.4 高能效方案60-62
• 5.4.1 能效表達式分析60-61
• 5.4.2 二分法算法求解61
• 5.4.3 高能效策略61-62
• 5.5 仿真分析62-64
• 5.6 小結64-65
• 第6章 總結65-66
• 參考文獻66-72
• 攻讀碩士學位期間學術成果72-73
• 致謝73

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前6條

1 ;Power control for two-way amplify-and-forward relaying over Rayleigh fading channels[J];Journal of Zhejiang University-Science C(Computers & Electronics);2011年04期

2 劉通;陳前斌;唐倫;張力生;;Two-way中繼系統(tǒng)中的雙向中繼選擇及功率分配策略[J];計算機應用研究;2010年07期

3 吳素文;呂星哉;朱近康;鄧單;;基于信道統(tǒng)計特性的中繼選擇算法[J];電子與信息學報;2009年05期

4 李國兵;朱世華;惠擑;;最佳中繼協(xié)作通信系統(tǒng)的功率分配算法[J];電子學報;2008年10期

5 高偉東;王文博;袁廣翔;彭木根;;協(xié)作通信中的中繼節(jié)點選取和功率分配聯(lián)合優(yōu)化[J];北京郵電大學學報;2008年02期

6 范國平,李卉,樊平毅,曹志剛;互相關Nakagami衰落信道的仿真[J];無線電通信技術;2002年06期

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 史晶晶;基于雙向中繼系統(tǒng)的協(xié)作通信技術研究[D];西安電子科技大學;2013年

  本文關鍵詞：雙向協(xié)作通信系統(tǒng)的中繼選擇和能效研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：310495