本文關(guān)鍵詞：協(xié)作中繼系統(tǒng)中天線選擇機制的能效研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：協(xié)作多輸入多輸出(Multiple-Input Multiple-Output, MIMO)系統(tǒng)具有MIMO技術(shù)和協(xié)作技術(shù)的優(yōu)點,利用空間分集增益可以有效抑制多徑衰落提升系統(tǒng)容量,提高通信信噪比,降低系統(tǒng)傳輸功耗,從而提升系統(tǒng)能效。然而在實際應用中,由于活躍節(jié)點和天線數(shù)目的增加,系統(tǒng)總體的電路功耗也隨之增加,能效的提升受到了限制。本文首先介紹了MIMO系統(tǒng)的信道模型.通過公式推導和仿真闡述了分集特性,以及其對系統(tǒng)容量和中斷概率等特性的影響。接著介紹了一些典型的協(xié)作通信模型,通過協(xié)作可以有效改善信道衰落所造成的通信中斷問題。然后本文研究了一個單中繼協(xié)作MIMO系統(tǒng),中繼采用增量解碼轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議(incremental decode-and-forward, IDF),關(guān)注了中繼節(jié)點的天線選擇的能效問題,采用了能效更優(yōu)的協(xié)作模型,全面分析了中繼天線選擇策略,分析對比單輸入單輸出(simple input simple output, SISO)中繼系統(tǒng)和MIMO中繼系統(tǒng)的中斷概率、吞吐量和能效等系統(tǒng)指標。在發(fā)送端天線選擇(transmit antenna selection, TAS)策略下,天線可以根據(jù)接收節(jié)點反饋選擇天線TASD或者中繼節(jié)點的反饋來選擇天線TASR,本文通過公式推導和計算機仿真對比分析了兩種策略的吞吐量和能效關(guān)系,結(jié)果表明一般TASD性能更佳。中繼采用半雙工通信模式,在接收信號時可以采用選擇合并(switch and stay combining, SSC)策略或者最大比合并(maximal ratio combining, MRC)策略,在轉(zhuǎn)發(fā)信號時可以采用天線選擇(TAS)策略或者波束成型(transmit beamforming, TBF)策略。本文在發(fā)送節(jié)點采用TASD,接收節(jié)點采用SSC策略下,分析對比了中繼的不同工作模式下的能效問題,并得出不同策略下系統(tǒng)的中斷概率和能效表達式。仿真結(jié)果表明,中繼采用MRC+TBF通常情況下具有最大的吞吐量,并且在遠距通信時具有能效優(yōu)勢,而中繼采用SSC+TAS更適用于信道狀態(tài)較好的情況,比如發(fā)送節(jié)點功率較大、通信距離較短的情況。最后本文研究了MIMO協(xié)作系統(tǒng)的另一種情景,即在發(fā)送節(jié)點采用TBF接收節(jié)點采用MRC時,推導得出中繼在不同工作模式下的中斷概率和能效表達式。通過公式推導和仿真分析得到了與上述情景類似的結(jié)論。
【關(guān)鍵詞】：協(xié)作通信 MIMO中繼 能效 天線選擇
【學位授予單位】：中國科學技術(shù)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN919.3
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 第1章 緒論12-18
• 1.1 背景12-13
• 1.1.1 MIMO技術(shù)12
• 1.1.2 協(xié)作技術(shù)12
• 1.1.3 天線選擇12-13
• 1.2 研究現(xiàn)狀及意義13-17
• 1.2.1 研究現(xiàn)狀13-16
• 1.2.2 研究意義16-17
• 1.3 本論文主要內(nèi)容17-18
• 第2章 MIMO中繼協(xié)作系統(tǒng)簡介18-36
• 2.1 無線信道18-23
• 2.1.1 信道模型18-20
• 2.1.2 信道容量20-23
• 2.2 MIMO信道23-31
• 2.2.1 多天線分集增益24-27
• 2.2.2 多天線容量和中斷概率特性27-28
• 2.2.3 多用戶增益28
• 2.2.4 復用增益28-29
• 2.2.5 空時編碼技術(shù)簡介29-30
• 2.2.6 合并技術(shù)30-31
• 2.3 協(xié)作通信31-36
• 2.3.1 單中繼兩跳模型32-34
• 2.3.2 協(xié)作通信協(xié)議34-36
• 第3章 天線選擇系統(tǒng)中繼天線選擇的能效分析36-53
• 3.1 引言36-37
• 3.2 MIMO中繼系統(tǒng)37-41
• 3.2.1 功耗模型37-38
• 3.2.2 MIMO中繼模型38-40
• 3.2.3 協(xié)作過程40-41
• 3.3 中斷概率與能效分析41-48
• 3.3.1 單天線中繼系統(tǒng)41-42
• 3.3.2 MIMO中繼天線選擇系統(tǒng)42-48
• 3.4 仿真分析48-52
• 3.5 本章小結(jié)52-53
• 第4章 全天線系統(tǒng)中繼天線選擇的能效分析53-62
• 4.1 MIMO中繼天線選擇系統(tǒng)53-58
• 4.1.1 系統(tǒng)模型53-54
• 4.1.2 中斷概率和能效分析54-58
• 4.2 仿真分析58-61
• 4.3 本章小結(jié)61-62
• 第5章 總結(jié)與展望62-64
• 5.1 本文總結(jié)62-63
• 5.2 進一步展望63-64
• 參考文獻64-67
• 致謝67-68
• 在讀期間發(fā)表的學術(shù)論文與取得的研究成果68

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