协作中继通信系统中的功率分配方案仿真研究

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1、西南交通大学硕士学位论文协作中继通信系统中的功率分配方案仿真研究姓名：王蕾蕾申请学位级别：硕士专业：通信与信息系统指导教师：陈红20100501西南交通大学硕士研究生学位论文第1页摘要目前，3G系统已经投入商用，包括未来的B3G以及4G通信系统，它们都面临着在保证良好通信质量的条件下提供高数据传输速率和大量用户同时通信的挑战。同时，在无线通信系统中，多径衰落严重影响了无线通信质量。多输入多输出(MultipleInputMultipleOutput，MIMO)技术通过在通信链路的发送端和接收端使用多根天线获得分集增

2、益，从而有效地对抗多径衰落的影响。但是在实际的通信系统中，移动终端由于尺寸、功耗、成本等诸多方面的限制，往往不能配置多根天线，这样就限制了MIMO技术的应用。在这种情况下，协作通信技术应运而生，它是由多个相邻的单天线用户通过彼此共享天线进行协作，形成虚拟MIMO系统。协作通信中信息的传输是由源节点和中继节点共同完成的，信源传输信息需要消耗功率，中继节点传输信息也需要消耗功率，分集增益的获得是以信源和中继节点消耗的功率之和为代价的。因此，对信源和中继节点之间的功率优化分配有着极其重要的现实意义。本文主要做了以下一些工

3、作：首先，本文对基于Alamouti发射分集的协作分集方案的误码率性能进行了分析，研究结果表明分集技术相比无分集传输具有更低的误码率。其次，论文对协作分集的两种协议：放大转发(AF)和译码转发(DF)进行了详细的研究，仿真并比较了它们的性能。仿真表明，当各链路的信道状态相同时协作分集链路具有更好的性能；当直传路径信道状态最佳时系统不需要利用中继进行传输。接着，论文分析了三节点协作通信系统中的功率分配问题。在总功率一定的条件下，对三种功率分配方法进行了性能仿真和比较，体现了最佳功率分配的优势。结合最优功率分配算法，论

4、文给出了最佳中继节点位置选择的方法并通过仿真结果和理论值的比较验证了结论。最后，研究了优化频谱效率的中继功率分配方法，对信道参数变化时的系统频谱效率进行了仿真分析，这种方法主要依据了系统容量和最大传输速率的关系，得出了协作各链路支路信道质量对协作通信系统性能有着一定的影响。其仿真结果表明，当第一跳链路信道状态较好时，AF和DF利用这种功率分配方法都可以获得较高的频谱利用率；当第一跳链路信道状态较差时，直接传输的频谱效率最高。关键词：协作分集；功率分配；放大转发；译码转发；最大比合并AbstractCurrentlV

5、，3Gsystemhasbeenputintocommercialuse．WiththefutureB3Gand4Gcommunicationsystems，3Gfacesthechallengesofprovidinghighdatatransferratesandsimultaneouscommunicationofalargenumberofusersintermsofgoodcommunicationquality．Meanwhile，multipathfadingseriouslydegradesthep

6、erformanceofwirelesscommunication．Multiple—inputandmultiple‘output(MIMO)technologyachievesdiversitygainthroughinstallingmultipleantennasonthetransmitterandreceiver，therebyeffectivelyconfrontingmultipathfadingeffects．Butinrealcommunicationsystems，duetotherestri

7、ctionssuchasslze，power，cost，etc，themobileterminalscannotconfiguremultipleantennas，whichhavelimitedtheapplicationofMIMOtechnology．Inthiscase，cooperativecommunicationtechnologycameintobeing．ItformsavirtualMIMOsystembymutuallysharingtheantennasamongnumbersofadjac

8、entsingle‘antennausers·Incooperativecommunication，theinformationtransmissioniscompletedbysourcenodesandrelaynodeswhichneedpowerconsumptiontorealizethisprocession．Thediversitygainis