基于中断概率约束协作通信功率分配方案的研究

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1、独创性（或创新性）声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得桂林电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。本人签名：日期：关于论文使用授权的说明本人完全了解桂林电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属桂林电子科技大学。本人保证毕业离校

2、后，发表论文或使用论文工作成果时署名单位仍然为桂林电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。（保密的论文在解密后遵守此规定）本学位论文属于保密在____年解密后适用本授权书。本人签名：日期：导师签名：日期：万方数据摘要摘要协作通信技术可以看作一种虚拟的MIMO，其基本思想是邻近的单天线移动用户相互协作构成虚拟的天线阵列，在不额外增加信号设计复杂度和移动终端多天线设计的前提下，有效地改善系统性能。本文针对不同的通信环境分析功率分配方案，主要工作概括如下：第一，在单中继混合译码放

3、大转发（hybriddecode-amplify-forward,HDAF）协作通信中，以直接传输方式的中断概率值为约束条件，以总功率最小化为目标，采用极值问题的分析方法，得到准静态瑞利平坦衰落信道中HDAF协作方式源节点和中继节点功率。数值分析结果表明，在相同的中断概率约束条件下，采用HDAF协作方式所需的总功率比放大转发（amplify-and-forward,AF）、译码转发(decode-and-forward,DF)协作方式少1~10dBm，最大限度地减少了系统资源的消耗。第二，为克服信道处于深度衰落情况下单中继协作困难，减少多中继协作目的端信号处理的复杂度，本文给

4、出两个中继节点参与协作通信的功率分配方案。两个中继节点分别采用AF、DF以及混合AF/DF三种协作方式进行通信。在满足一定中断概率和节点功率约束的情况下，利用MATLAB软件中的Fmincon优化函数，得到各节点的最小发射功率。数值分析表明，在相同条件下，双中继节点采用混合AF/DF协作方式比AF协作方式、DF协作方式消耗的系统总功率分别少4~9dBm、0.5~1dBm。对比分析单中继HDAF和双中继混合AF/DF协作通信系统的性能。根据不同的通信环境，选择合适的协作传输方式，使得系统消耗的总功率最小。第三，针对两个源-目的节点对的HDAF协作通信系统，提出有效地功率分配方案

5、。中继节点通过对比源-中继链路的信噪比和信噪比门限来决定采用的协作传输方式。通过Karush-Kuhn-Tucker（KKT）极值条件得到在各移动用户满足中断概率约束条件下的最小发射功率。数值分析表明，在相同的中断概率约束条件下，本文提出的功率分配方案比等功率分配方案少1~4dBm。关键词：协作通信；功率分配；中断概率；放大转发；译码转发.-I-万方数据AbstractAbstractCooperativecommunicationcanbeseenasavirtualMIMOtechnology.Itsprincipleistoexploitsthebroadcastnat

6、ureofwirelesstransmissionandcreatesavirtualantennaarraythroughcooperatingusers.Eachtransmittingnodehasitsownmessage,andisresponsiblefortransmittingtheinformationofitspartner.Therefore,avirtualantennaarrayisobtainedthroughtheuseoftherelay’santennaswithoutcomplicatedsignaldesignoraddingmorean

7、tennasatthenodes.Powerallocationfordifferentcooperativecommunicationprotocolsandscenariosaremainlyinvestigatedinthisdissertation.Themajorcontributionsareasfollow.First,apowerallocationstrategyforhybriddecode-amplify-and-forward(HDAF)protocolincooperative