基于和速率的协作通信功率分配算法研究

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1、硕士研究生学位论文新疆大学论文题目(中文)：基于和速率的协作通信功率分配算法研究论文题目(外文)：ResearchofPowerAllocationAlgorithminCooperativeCommunicationBasedonSum-rate研究生姓名：胡国龙学科、专业：工学、信息与通信工程学位类别：工学硕士学位研究方向：通信与信息系统导师姓名职称：贾振红教授论文答辩日期2016年5月日学位授予日期2016年6月日摘要伴随着移动互联网大潮的汹涌袭来，终端流量爆炸式增长倒逼数据传输速率跳跃式提高，高速率带给频

2、谱资源的压力也陡然增加。协作通信技术不仅能够克服多径衰落以及降低小区间干扰，而且能够获得分集增益，有效提高传输速率，因而受到广泛的关注，成为研究的热点。协作通信技术分为两类，一类是中继协作技术，当源节点与目标节点的距离比较远时，源节点需要利用中继节点完成信息传输。为了克服传统中继协作技术频谱利用的效率过于低下这一缺点，双向中继(Two-wayrelay)技术被认为是针对上述问题的技术因而成为当下研究的热点。另一类技术为多点协作技术(CoordinatedMultiplePoint,CoMP)，仅考虑下行链路时,几

3、个基站同时为它们覆盖范围之内的用户提供分集增益，将地理位置相近小区之间的干扰转变为协作信号，因此能够有效提升小区边缘的通信性能。为了满足国际电信联盟对第四代移动通信技术所提出服务需求，LTE-A把中继协作与多点协作两种技术同时纳入关键技术。网速已经成为区分第几代移动通信的最直观最有说服力的标准。因此，重点分析了中继协作技术和多点协作技术的数据传输速率。在中继协作技术中，着重研究了Two-way中继模型下如何进一步提高传输速率问题。为更进一步提升双向中继传输系统的传输速率，提出了基于放大转发的中继节点选择标准和相应

4、的最优功率分配方案。将中继传输系统总传输功率有限作为约束条件，以最大化系统总速率为目标函数，将节点选择与功率分配过程抽象为一个最优化问题。由于原问题比较复杂，将其转化为最小化两条链路信噪比的倒数和问题，并推导出功率分配的最优解。理论分析发现，系统总速率只与总发射功率和两条链路信道系数倒数和有关。基于此，得到了最小化两条链路信道系数倒数和的中继节点选择标准。仿真结果表明，该中继节点选择与功率分配联合方案不仅复杂度低，而且可以有效提升中继传输系统的总速率。在多点协作通信系统中，研究了如何兼顾传输速率和用户公平性问题。

5、把系I统中最大用户速率与最小用户速率的比值定为公平因子，则公平因子越低系统的公平性越好。以最大化系统平均速率与公平因子的比值为优化目标，进行功率分配，在提高平均传输速率的同时兼顾了系统中用户之间的公平性。数值分析显示，将等功率分配算法和本文算法作比较，本文功率分配算法不但可以提高平均传输速率，还可以提高用户公平性。关键词：协作通信；CoMP；Two-wayrelay；功率控制；节点选择IIABSTRACTWiththeadventofthemobileInternetera,people'sdatatransfe

6、rrateshavebecomeincreasinglydemanding,networkspectrumresourcesarealsoincreasinglytense.Cooperativecommunicationtechnologycannotonlyovercomemultipathfadingandreduceinter-cellinterference,butalsotoobtaindiversitygain,effectivelyimprovethetransmissionrate,whicha

7、ttractedmuchattention,ithasbecomeahotresearch.Cooperativecommunicationtechnologyisdividedintotwocategories,oneisarelaycollaborationtechnology,whenthesourcenodeandthedestinationnodefromadistance,thesourcenodeneedtousearelaynodecompletestransmissionofinformatio

8、n.Inordertoovercometheshortcomingsoftraditionalrelaylowspectralefficiencyofthiscollaborationtechnologies,thecurrenttwo-wayrelaytechnologyhasbecomeahotresearch.Anothertechniqueiscoordinate