本文關(guān)鍵詞：無線分集系統(tǒng)中的協(xié)作分集與混合合并技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：由于擺脫了線纜的束縛,無線通信受到了人們的廣泛青睞,并在越來越多的應(yīng)用需求的推動下,發(fā)展成為現(xiàn)代通信中最為重要的領(lǐng)域。但是,人們在享受無線通信的方便快捷的同時,也不得不面對它所帶來的諸多不利因素。其中,特別是極富挑戰(zhàn)性的信道衰落問題,激發(fā)了人們極大的研究興趣與熱情,也使無線通信成為通信產(chǎn)業(yè)中發(fā)展最快的一部分。在眾多對抗信道衰落的措施中,分集技術(shù)無疑是最有效的手段之一,已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于各種無線系統(tǒng)之中,如移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、集群通信、衛(wèi)星通信等。分集技術(shù)的思想其實很樸素,就是將發(fā)送信號先分開發(fā)送、再集中合并到一起。在這一分一合之間,人們可以設(shè)計出很多辦法來提升無線系統(tǒng)的整體性能。分開發(fā)送,可以通過時間、空間和頻率等資源途徑實現(xiàn),現(xiàn)在已經(jīng)演進到協(xié)作分集(Cooperative Diversity,CD)階段;集中合并,可以通過最大比(Maximal Ratio Combining,MRC)、等增益(Equal Gain Combining,EGC)、選擇(Selection Combining,SC)等合并方式實現(xiàn),現(xiàn)在已經(jīng)演進到混合合并(Hybrid Combining,HC)階段。本論文正是針對無線分集系統(tǒng)中的協(xié)作分集技術(shù)和混合合并技術(shù)展開研究,主要工作概括如下:1.協(xié)作分集技術(shù)分集技術(shù)是在無線通信環(huán)境中對抗信道衰落的重要而基礎(chǔ)的技術(shù),近年來被進一步發(fā)展為協(xié)作分集技術(shù),亦即將不同的用戶視作天線而實現(xiàn)分集增益。與傳統(tǒng)分集技術(shù)相比,協(xié)作分集技術(shù)具有獨特的優(yōu)勢(例如能夠利用中繼節(jié)點強大的處理能力),但其接收  轉(zhuǎn)發(fā)的半雙工模式也帶來了傳輸效率的損失。近年來,一類新穎的正交調(diào)制全雙工協(xié)作分集方案被提出來,有效地解決了傳統(tǒng)方案的低效率問題。但遺憾的是,由于現(xiàn)有的技術(shù)之間無法兼顧系統(tǒng)性能與復(fù)雜度,該類方案在工程應(yīng)用實踐中存在兩難的困擾。為此,本論文針對兩用戶無線分集系統(tǒng)提出了一個基于門限的正交調(diào)制TQS(Threshold-based Quadrature Signaling)全雙工協(xié)作分集方案。主要思想是將協(xié)作用戶的比特調(diào)制到正交信號的不同分量上,并讓每個用戶根據(jù)預(yù)設(shè)門限閾值自主決定是否轉(zhuǎn)發(fā)伙伴的相應(yīng)分量,從而實現(xiàn)協(xié)作分集。在定性研究的基礎(chǔ)上,我們重點分析了系統(tǒng)的誤碼率性能,并給出了近似解。理論分析顯示,TQS方案提升了系統(tǒng)性能,并有效降低了實現(xiàn)復(fù)雜度,而且具有易于在協(xié)作和非協(xié)作模式之間切換的特點。最后,仿真結(jié)果驗證了本方案的優(yōu)良性能,并進一步表明,如果門限閾值選擇合適,該方案可以實現(xiàn)滿分集增益。2.混合合并技術(shù)傳統(tǒng)分集合并技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)研究的比較充分,但卻存在先天局限性——無法取得系統(tǒng)性能與復(fù)雜性的折中。于是,人們近來把目光轉(zhuǎn)向了能夠解決這一問題的混合合并技術(shù)�；旌虾喜⒓夹g(shù)將兩種以上的傳統(tǒng)合并技術(shù)有機地結(jié)合起來,揚其優(yōu)勢,補其不足,再加之上適應(yīng)性強和適用性廣等特點,現(xiàn)已發(fā)展成為分集合并技術(shù)的主流方向。本論文在深入研究當前各類混合合并技術(shù)的基礎(chǔ)上,提出了若干針對不同無線場景的混合合并方案,并進行了詳細的理論分析和仿真驗證:1)兩支路場景下的HS/TS/MRC混合合并方案針對兩支路無線分集系統(tǒng),提出了HS/TS/MRC(Hybrid Selection/Threshold Switched/Maximum-Ratio Combining)混合合并方案。該方案通過設(shè)計合理的切換邏輯,將三種傳統(tǒng)合并技術(shù)集成為一個有機的整體,提升了系統(tǒng)的整體性能,并能一定程度上降低了系統(tǒng)實現(xiàn)復(fù)雜度。首先建立了方案的系統(tǒng)模型,并設(shè)計了相應(yīng)的操作模式。然后,重點研究了系統(tǒng)的中斷概率性能,得到了閉式解。仿真結(jié)果驗證了分析的有效性,并進一步顯示出該方案在更大的中斷閾值范圍內(nèi)提升了系統(tǒng)性能,而且特別適用于功率受限系統(tǒng),說明HS/TS/MRC混合合并技術(shù)適應(yīng)了當代綠色通信的發(fā)展趨勢,具有廣闊的應(yīng)用潛力。2)富分集場景下的SSTC-MB混合合并方案針對富分集無線系統(tǒng),提出了SSTC-MB(Selection-and-STay Combining of Multi-Branch)混合合并方案。該方案將現(xiàn)有只適用兩支路環(huán)境的SSTC(Selection-and-Stay Combining)方案拓展到富分集場景,擴展了原方案的應(yīng)用范圍。基于接收信噪比的馬爾科夫性,分別研究了SSTC-MB的平均測試支路數(shù)和中斷概率性能,得到了各自的閉式解。仿真結(jié)果顯示,與現(xiàn)有相關(guān)技術(shù)相比,該方案雖在復(fù)雜性方面有所增加,但有效提升了系統(tǒng)性能,特別在低中斷閾值條件下可以獲得滿分集增益。3)富分集場景下的GrMEC-GSC混合合并方案針對富分集無線系統(tǒng),提出了GrMEC-GSC(Group Minimum Estimation and Combining Generalized Selection Combining)混合合并方案。該方案將一個優(yōu)秀的多支路混合合并方案升級為通用形式,使其模型更加完備,功能更加強大。首先設(shè)計了系統(tǒng)模型及相應(yīng)的操作模式,然后對平均測試支路數(shù)進行了分析,得到了閉式解。接下來,建立了操作模式的數(shù)學(xué)表達式,并對系統(tǒng)中斷概率性能進行了初步分析。最后采用蒙特卡羅方法深入研究了該方案的性能特點,結(jié)果顯示GrMEC-GSC不但提升了現(xiàn)有方案的系統(tǒng)性能,而且克服了其固定單一的缺點,實現(xiàn)了對系統(tǒng)參數(shù)進行靈活配置,以適應(yīng)不同的信道狀況和業(yè)務(wù)需求。
【關(guān)鍵詞】：分集系統(tǒng) 協(xié)作分集 正交調(diào)制 分集合并 混合合并
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN92
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 符號對照表12-14
• 縮略語對照表14-19
• 第一章 緒論19-27
• 1.1 研究背景19-20
• 1.2 分集技術(shù)研究進展20-24
• 1.2.1 分散傳輸方面研究進展20-22
• 1.2.2 集中合并方面研究進展22-24
• 1.3 論文的主要貢獻和結(jié)構(gòu)安排24-27
• 第二章 分集技術(shù)基礎(chǔ)27-43
• 2.1 無線通信概要27-34
• 2.1.1 無線通信27-28
• 2.1.2 信道衰落28-33
• 2.1.3 信道衰落33-34
• 2.2 分集及合并技術(shù)概述34-37
• 2.2.1 分集基本概念34-35
• 2.2.2 分散傳輸技術(shù)35-36
• 2.2.3 集中合并技術(shù)36-37
• 2.3 協(xié)作分集與混合合并技術(shù)37-41
• 2.3.1 協(xié)作分集技術(shù)37-39
• 2.3.2 混合合并技術(shù)39-41
• 2.4 本章小結(jié)41-43
• 第三章 兩用戶場景下的TQS協(xié)作分集方案43-57
• 3.1 引言43-44
• 3.2 系統(tǒng)模型與定性分析44-47
• 3.3 誤碼率分析47-51
• 3.4 仿真結(jié)果51-54
• 3.5 本章小結(jié)54-57
• 第四章 兩支路場景下的HS/TS/MRC混合合并方案57-67
• 4.1 引言57-59
• 4.2 系統(tǒng)模型59-60
• 4.3 中斷概率分析60-63
• 4.4 仿真結(jié)果和分析63-66
• 4.5 本章小結(jié)66-67
• 第五章 富分集場景下的SSTC-MB混合合并方案67-79
• 5.1 引言67-68
• 5.2 系統(tǒng)模型68-70
• 5.3 支路測試分析及仿真70-72
• 5.3.1 支路測試分析70-71
• 5.3.2 仿真結(jié)果71-72
• 5.4 中斷概率分析及仿真72-77
• 5.4.1 中斷概率分析72-75
• 5.4.2 仿真結(jié)果75-77
• 5.5 本章小結(jié)77-79
• 第六章 富分集場景下的Gr MEC-GSC混合合并方案79-91
• 6.1 引言79-80
• 6.2 系統(tǒng)模型80-82
• 6.3 支路測試分析及仿真82-85
• 6.3.1 支路測試分析82-84
• 6.3.2 仿真結(jié)果84-85
• 6.4 中斷概率分析及仿真85-89
• 6.4.1 中斷概率分析85-86
• 6.4.2 仿真結(jié)果86-89
• 6.5 本章小結(jié)89-91
• 第七章 結(jié)論和展望91-93
• 7.1 全文總結(jié)91-92
• 7.2 后續(xù)工作展望92-93
• 附錄93-95
• 附錄A 公式(3-11)推導(dǎo)過程93-95
• 參考文獻95-105
• 致謝105-107
• 作者簡介107-109

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 ;Optimal MAC based cooperative spectrum sensing in cognitive radio networks[J];Science China(Information Sciences);2012年06期

  本文關(guān)鍵詞：無線分集系統(tǒng)中的協(xié)作分集與混合合并技術(shù)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：323943