本文關(guān)鍵詞：無(wú)線中繼通信系統(tǒng)的可達(dá)速率區(qū)域及中斷性能研究

  更多相關(guān)文章： 中繼通信系統(tǒng) 分集-復(fù)用折衷 功率分配 可達(dá)速率區(qū)域 中斷概率

【摘要】：隨著無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展,移動(dòng)通信系統(tǒng)要求實(shí)現(xiàn)高速率的可靠傳輸和充分的區(qū)域覆蓋。多輸入多輸出(MIMO)傳輸技術(shù)是解決上述問題的關(guān)鍵技術(shù)之一,它通過同時(shí)提供空間分集增益和復(fù)用增益,可有效提高無(wú)線傳輸?shù)目煽啃院陀行�。另一方�?為了增加無(wú)線通信的覆蓋范圍以及彌補(bǔ)MIMO技術(shù)難以在移動(dòng)終端實(shí)現(xiàn)的缺陷,研究者們提出了中繼技術(shù)。在無(wú)線中繼通信系統(tǒng)中,發(fā)送節(jié)點(diǎn)可以在中繼節(jié)點(diǎn)的協(xié)作下完成與目的節(jié)點(diǎn)的通信,以獲得空間分集增益、增加系統(tǒng)容量和改善小區(qū)邊緣覆蓋。為此,本論文對(duì)無(wú)線中繼通信系統(tǒng)的可達(dá)速率區(qū)域及中斷性能進(jìn)行了深入研究和分析。首先,針對(duì)用戶之間無(wú)直傳鏈路的多向MIMO中繼通信系統(tǒng),研究了最優(yōu)分集-復(fù)用折衷(DMT)性能和功率分配優(yōu)化策略。針對(duì)K用戶多向MIMO中繼信道,假設(shè)每個(gè)用戶發(fā)送多播信息,推導(dǎo)了其在瑞利衰落下的DMT性能,并證明了可通過壓縮轉(zhuǎn)發(fā)(CF)中繼策略達(dá)到該系統(tǒng)的最優(yōu)DMT。針對(duì)三用戶MIMO Y信道,在假設(shè)每個(gè)用戶發(fā)送單播信息的前提下,提出了放大轉(zhuǎn)發(fā)(AF)模式下的信號(hào)空間對(duì)齊方案,結(jié)果表明該方案可以達(dá)到系統(tǒng)的最大自由度。在此基礎(chǔ)上,研究了用戶端的功率分配策略。仿真結(jié)果表明,與平均功率分配策略相比,所提出的功率分配策略的系統(tǒng)和速率有了明顯的提升。其次,在用戶節(jié)點(diǎn)之間含有直傳鏈路的情況下,研究了K用戶離散無(wú)記憶多向中繼信道的速率區(qū)域。假設(shè)每個(gè)用戶采用限制性編碼器,利用割集定理推導(dǎo)了信道容量區(qū)域的外界,并推導(dǎo)了系統(tǒng)采用譯碼轉(zhuǎn)發(fā)(DF)和CF中繼策略時(shí)的可達(dá)速率區(qū)域,以及高斯信道假設(shè)下的速率區(qū)域外界和可達(dá)速率區(qū)域的表達(dá)式。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn),雙向中繼信道和多址接入信道在DF和CF下的可達(dá)速率區(qū)域結(jié)果可以看作是上述結(jié)果的特殊形式。為了進(jìn)一步分析DF和CF中繼策略的性能,研究了對(duì)稱高斯情形下的對(duì)稱速率,并指出當(dāng)中繼功率大于等于單個(gè)用戶功率的(K-1)倍時(shí),CF方案的對(duì)稱速率與對(duì)稱容量之間的差值不超過0.5/(K-1)比特。對(duì)于DF方案來(lái)說,如果系統(tǒng)的中繼鏈路強(qiáng)于直傳鏈路且中繼的功率較小時(shí),其對(duì)稱速率隨著用戶數(shù)的增加趨近于最優(yōu)。以上理論分析通過實(shí)驗(yàn)仿真得到了驗(yàn)證。隨后,在目的節(jié)點(diǎn)附近存在多個(gè)干擾源的場(chǎng)景中,研究了干擾受限條件下AF兩跳多接入信道的中斷性能。當(dāng)所有干擾源服從不等功率的瑞利衰落時(shí),推導(dǎo)了系統(tǒng)的公共中斷概率的精確表達(dá)式。為了降低計(jì)算復(fù)雜度,進(jìn)一步推導(dǎo)了解析形式的公共中斷概率近似解,在此基礎(chǔ)上,分析了漸近情況下的公共中斷概率特性。漸近分析結(jié)果表明,當(dāng)用戶功率或中繼功率趨于無(wú)窮時(shí),系統(tǒng)的公共中斷概率收斂于一個(gè)常數(shù)�；诠仓袛喔怕实墓烙�(jì)解,得到了系統(tǒng)的公共中斷速率區(qū)域。此外,當(dāng)中繼功率趨于無(wú)窮時(shí),還推導(dǎo)了系統(tǒng)的單獨(dú)中斷速率區(qū)域。數(shù)值結(jié)果表明,公共中斷概率的積分形式,近似解,漸近值等均和蒙特卡洛仿真結(jié)果相吻合,并且單獨(dú)中斷速率區(qū)域通常遠(yuǎn)大于公共中斷速率區(qū)域。最后,研究了目的節(jié)點(diǎn)干擾受限的DF兩跳多接入信道的中斷速率區(qū)域�；贒F兩跳多接入信道公共中斷和單獨(dú)中斷的定義,分別討論了中繼節(jié)點(diǎn)處和目的節(jié)點(diǎn)處的譯碼過程,推導(dǎo)了兩種中斷概率的精確閉式解,求出了公共中斷速率區(qū)域和單獨(dú)中斷速率區(qū)域的邊界點(diǎn)。研究結(jié)果證明,當(dāng)其中一個(gè)用戶到中繼節(jié)點(diǎn)之間的鏈路較弱或中繼節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)之間的鏈路較強(qiáng)時(shí),該用戶的單獨(dú)中斷速率區(qū)域與公共中斷速率區(qū)域之間的差值較大。數(shù)值結(jié)果表明,公共中斷概率及單獨(dú)中斷概率的精確解與蒙特卡洛仿真結(jié)果完全吻合,同時(shí)也驗(yàn)證了各鏈路的強(qiáng)弱對(duì)兩種中斷速率區(qū)域差值的影響。
【關(guān)鍵詞】：中繼通信系統(tǒng) 分集-復(fù)用折衷 功率分配 可達(dá)速率區(qū)域 中斷概率
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN929.5
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 符號(hào)對(duì)照表12-13
• 縮略語(yǔ)對(duì)照表13-17
• 第一章 緒論17-27
• 1.1 中繼通信系統(tǒng)的分集-復(fù)用折衷17-19
• 1.2 中繼通信系統(tǒng)的干擾抑制19-21
• 1.3 中繼通信系統(tǒng)的信道容量21-23
• 1.4 中繼通信系統(tǒng)的中斷概率23-24
• 1.5 論文的研究工作24-27
• 第二章 無(wú)直傳鏈路的MIMO多向中繼系統(tǒng)的分集-復(fù)用折衷分析及功率分配策略研究27-41
• 2.1 引言27
• 2.2 MIMO多向中繼系統(tǒng)的最佳分集-復(fù)用折衷分析27-32
• 2.2.1 系統(tǒng)模型27-29
• 2.2.2 MWRC的分集-復(fù)用折衷29-32
• 2.3 放大轉(zhuǎn)發(fā)模式下MIMO Y系統(tǒng)基于功率分配的信號(hào)空間對(duì)齊32-38
• 2.3.1 系統(tǒng)模型32-33
• 2.3.2 放大轉(zhuǎn)發(fā)MIMO Y系統(tǒng)的信號(hào)空間對(duì)齊方案33-36
• 2.3.4 基于信號(hào)空間對(duì)齊的功率分配優(yōu)化算法36-38
• 2.4 數(shù)值結(jié)果38-40
• 2.5 小結(jié)40-41
• 第三章 含有直傳鏈路的多向中繼系統(tǒng)的容量區(qū)域研究41-59
• 3.1 引言41
• 3.2 系統(tǒng)模型41-43
• 3.2.1 MWRC-DL模型41-42
• 3.2.2 定義42-43
• 3.3 容量區(qū)域外界43-48
• 3.4 可達(dá)速率區(qū)域48-54
• 3.4.1 譯碼轉(zhuǎn)發(fā)(DF)策略48-50
• 3.4.2 壓縮轉(zhuǎn)發(fā)(CF)策略50-54
• 3.5 高斯信道下的對(duì)稱速率54-57
• 3.6 數(shù)值結(jié)果57-58
• 3.7 小結(jié)58-59
• 第四章 目的端干擾受限的放大轉(zhuǎn)發(fā)兩跳多接入系統(tǒng)的中斷性能分析59-77
• 4.1 引言59
• 4.2 系統(tǒng)模型59-60
• 4.3 公共中斷概率60-67
• 4.3.1 精確表達(dá)式60-62
• 4.3.2 近似解62-65
• 4.3.3 漸近情況的性能分析65-67
• 4.4 中斷速率區(qū)域67-70
• 4.4.1 公共中斷速率區(qū)域67
• 4.4.2 單獨(dú)中斷速率區(qū)域67-70
• 4.5 數(shù)值結(jié)果70-76
• 4.6 小結(jié)76-77
• 第五章 目的端干擾受限的譯碼轉(zhuǎn)發(fā)兩跳多接入系統(tǒng)的中斷速率區(qū)域77-91
• 5.1 引言77
• 5.2 系統(tǒng)模型77-78
• 5.3 中斷速率區(qū)域78-86
• 5.3.1 公共中斷速率區(qū)域78-81
• 5.3.2 單獨(dú)中斷速率區(qū)域81-86
• 5.4 數(shù)值結(jié)果86-88
• 5.5 小結(jié)88-91
• 第六章 結(jié)論和展望91-93
• 6.1 全文總結(jié)及主要貢獻(xiàn)91-92
• 6.2 研究展望92-93
• 附錄A 定理3-2、定理3-3及引理3-1的證明93-99
• A.1 定理3-2的證明93-94
• A.2 定理3-3的證明94-95
• A.3 引理3-1的證明95-99
• 附錄B 引理4-1、定理4-1、定理4-2及推論4-3的證明99-105
• B.1 引理4-1的證明99
• B.2 定理4-1的證明99-100
• B.3 定理4-2的證明100-102
• B.4 推論4-3的證明102-105
• 參考文獻(xiàn)105-115
• 致謝115-117
• 作者簡(jiǎn)介117-118

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 洪浩;肖立民;閆陽(yáng);王京;;譯碼轉(zhuǎn)發(fā)認(rèn)知雙向中繼網(wǎng)絡(luò)的中斷概率[J];清華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2013年11期

2 趙詩(shī)琴;杜榮;李劍;李生紅;;基于干擾建模的通信中斷概率分析[J];計(jì)算機(jī)工程;2013年07期

3 王俊波;王金元;林敏;陳明;;分布式天線系統(tǒng)中的系統(tǒng)上行中斷概率分析[J];電子與信息學(xué)報(bào);2011年05期

4 孫立悅;趙曉暉;虢明;;基于中斷概率的協(xié)作通信中繼選擇與功率分配算法[J];通信學(xué)報(bào);2013年10期

5 嵇建波;唐曉輝;;認(rèn)知選擇協(xié)同分集任意信噪比中斷概率的分析[J];電訊技術(shù);2009年07期

6 洪路峰;楊曉非;劉占軍;;基于中斷概率的協(xié)作伙伴選擇策略[J];廣東通信技術(shù);2010年02期

7 劉磊;湯滟;;無(wú)線傳感網(wǎng)兩種中繼選擇策略的中斷概率分析[J];現(xiàn)代電子技術(shù);2010年21期

8 季彥呈;葛建華;李靖;師曉曄;;增強(qiáng)型編碼雙向中繼方案及中斷概率分析[J];電子與信息學(xué)報(bào);2011年01期

9 冉杰;王羽瑩;;兩跳單節(jié)點(diǎn)選擇增量中繼系統(tǒng)及其中斷概率研究[J];現(xiàn)代電信科技;2011年12期

10 王俊波;王金元;陳華敏;陳明;;分布式天線系統(tǒng)中的系統(tǒng)下行中斷概率分析[J];電子學(xué)報(bào);2011年04期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前3條

1 羅會(huì)平;覃團(tuán)發(fā);劉家鋒;;基于自適應(yīng)協(xié)作發(fā)送協(xié)議的中斷概率分析[A];中國(guó)電子學(xué)會(huì)第十五屆信息論學(xué)術(shù)年會(huì)暨第一屆全國(guó)網(wǎng)絡(luò)編碼學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（下冊(cè)）[C];2008年

2 蔡躍明;楊煒偉;王智林;;基于中繼選擇的差分放大轉(zhuǎn)發(fā)傳輸系統(tǒng)性能分析[A];2010年通信理論與信號(hào)處理學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2010年

3 燕鋒;許波;沈連豐;;基于TD-SCDMA的Ad hoc網(wǎng)絡(luò)性能分析[A];中國(guó)通信學(xué)會(huì)第五屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2008年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 胡雨佳;多天線選擇系統(tǒng)保密中斷概率研究[D];北京郵電大學(xué);2015年

2 周佳;多天線雙向中繼網(wǎng)絡(luò)傳輸性能研究[D];北京郵電大學(xué);2015年

3 張沉思;高效低復(fù)雜度的雙向放大轉(zhuǎn)發(fā)中繼傳輸技術(shù)研究[D];西安電子科技大學(xué);2015年

4 蘇玉萍;無(wú)線中繼通信系統(tǒng)的可達(dá)速率區(qū)域及中斷性能研究[D];西安電子科技大學(xué);2015年

5 袁福;協(xié)作認(rèn)知中繼網(wǎng)絡(luò)中的資源管理及中斷概率研究[D];國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2013年

6 杜冠瑤;無(wú)線協(xié)作中繼網(wǎng)絡(luò)的資源分配和信息能量同傳技術(shù)的研究[D];北京交通大學(xué);2015年

7 吉曉東;多用戶協(xié)作通信中的雙向中繼技術(shù)研究[D];南京郵電大學(xué);2012年

8 劉陽(yáng);基于中繼協(xié)作的認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)資源管理研究[D];北京郵電大學(xué);2012年

9 代澤洋;認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的協(xié)作傳輸技術(shù)研究[D];電子科技大學(xué);2013年

10 類先富;Nakagami/Rayleigh衰落信道下無(wú)線中繼通信系統(tǒng)及其性能分析[D];西南交通大學(xué);2012年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 張融;認(rèn)知中繼網(wǎng)絡(luò)的性能分析[D];西安電子科技大學(xué);2014年

2 趙強(qiáng);無(wú)線認(rèn)知中繼網(wǎng)絡(luò)干擾分析及中斷概率優(yōu)化技術(shù)研究[D];南京郵電大學(xué);2014年

3 孫湘琪;認(rèn)知中繼網(wǎng)絡(luò)模型及中斷性能研究[D];桂林電子科技大學(xué);2014年

4 陳亮;機(jī)會(huì)干擾對(duì)齊技術(shù)研究[D];電子科技大學(xué);2013年

5 周銘;無(wú)線中繼網(wǎng)絡(luò)中繼選擇技術(shù)研究[D];吉林大學(xué);2014年

6 孟慶宇;無(wú)線中繼網(wǎng)絡(luò)的混合自動(dòng)請(qǐng)求重傳機(jī)制研究[D];北京郵電大學(xué);2010年

7 魏良武;自適應(yīng)分級(jí)MIMO協(xié)同中繼的D2D通信性能研究[D];南京郵電大學(xué);2014年

8 張?jiān)?兩跳無(wú)線網(wǎng)絡(luò)偷聽者容忍能力的研究[D];西安電子科技大學(xué);2014年

9 傅杰;基于有限反饋的V-BLAST系統(tǒng)研究[D];華中科技大學(xué);2009年

10 邢佳;頻譜共享下認(rèn)知協(xié)同中繼網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)研究[D];北京郵電大學(xué);2015年

，

本文編號(hào)：1018344