基于mimo-ofdm系统中继选择协作技术仿真地研究

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1、西南交通大学硕士研究生学位论文第1页摘要为了满足下一代无线通信网络的高速率、高可靠性的需求，我们需要解决由于多径信道的存在而导致无线信号的衰落这一主要问题。为了减小衰落信道的影响，时间、频率以及空间等分集技术得到大量的应用和推广。其中，尤其是空间分集技术不仅利用了多径效应，还不占用更多的系统时延和降低带宽的利用率，使其受到特别的关注。协作通信是一种新型的通信模式，它的主要原理就是在发射机和接收机之间通过引入中继节点构成虚拟多输入多输出(MIMO)天线阵列以产生多条独立不相干的传输路径。由此在接收机端获得空间分集增益和空间

2、复用增益，以提高信道容量和可靠性，降低误码率。并且由于各个节点之间一般相距较远，远远大于无线电波的几个波长，所以它们所形成的天线阵列是相互独立的。协作中继的引入解决了由于用户设备体积、功耗等而不能安装多个天线的限制。但是，MIMO系统对于频率选择性衰落是无能为力的。另一方面，正交频分复用(OFDM)系统利用了频率分集原理，可以将频率选择性衰落信道转变成平坦衰落信道。所以我们建立了MIMO．OFDM物理层架构的系统，充分利用了MIMO和OFDM技术的优点。然后我们引入了中继节点，完成了基于MIMO．OFDM的协作中继系统的

3、构建。对于如何引入最优中继，以达到最大的协作增益，本论文研究了已有的三种中继节点选择算法——瞬时信噪比SNR选择算法、相对最小BER选择算法和地理位置选择算法，并在MIMO．OFDM协作仿真平台上完成了对该三种算法的仿真性能分析与比较。瞬时信噪比SNR算法通过中继节点所处链路的瞬时信噪比计算出S．R链路的条件误比特率尸(‰I‰)和门限误比特率值Rk埘，然后进行排序与比较，选择尸(‰I‰)最小的中继进行协作：相对最小BER算法则是选择协作系统的最小误比特率心0F或n：F对应的中继进行协作：地理位置选择算法是把中继的地理位置

4、信息作为节点选择的标准，具有简单实用的特点。最后，本论文通过对已有三种选择算法的性能分析与比较，提出了改进的门限选择算法——混合选择合并算法。其原理是通过门限值选择满足其条件的多个DF中继与地理位置算法选择的最优AF中继一起协作传输源节点的广播信号，如此能提高系统的空间分集增益，降低系统误比特率。仿真结果表明，改进的混合选择合并算法具有更好的性能。关键词：协作；中继：多输入多输(MIMO)正交频分复用(OFDM)；中继节点选择。AbstractSignalfadingduetomulti—pathpropagationi

5、soneofthemajorimpairmentstomeetthedemandsofnextgenerationwirelessnetworksforhighdatarateservices．Tomitigatethefadingeffects，time，frequency，andspatialdiversitytechniquesortheirhybridcallbeused．Amongdifferenttypesofdiversitytechniques，spatialdiversityisofspecialint

6、erestasisdoesnotincursystemlossesintermsofdelayandbandwidthefficiency．Recently，cooperativediversityinwirelessnetworkhasreceivedgreatinterestandisregardedasapromisingtechniquetOmitigatemulti-pathfading，whichresultsinafluctuationintheamplitudeofthereceivedsignal．Th

7、ecooperativecommunicationsisanewcommunicationparadigmwhichgeneratesindependentpathsbetweentheUSerandthebasestationbyintroducingarelaychannel．Thebasicideabehindcooperationisthatseveralusersinanetworkpooltheirresourcesinordertoformavirtualantennaarraywhichcreatessp

8、atialdiversity．SincetherelaynodeisusuallyseveralwavelengthsdistantfromtheSOl／Tee，therelaychannelisguaranteedtofadeindependentlyfromthedirectchannel．Thiscoopera