中继选择策略及功率优化分配算法研究

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1、中继选择策略及功率优化分配算法研究重庆大学硕士学位论文（学术学位）学生姓名：李亦波指导教师：蒋阳教授专业：通信与信息系统学科门类：工学重庆大学通信工程学院二O一六年四月AlgorithmResearchofCooperativeRelaySelectionandOptimalPowerReallocationAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheDegreeofMasterofEngineering

2、ByLiYiBoSupervisor：Prof.JiangYangSpecialty：CommunicationandInformationSystemCollegeofCommunicationEngineeringofChongqingUniversity，Chongqing，ChinaApril,2016重庆大学硕士学位论文中文摘要摘要随着社会的日益进步，用户对无线通信性能的要求也在不断提高，因此下一代无线通信系统需要为用户提供更高的传输速率及传输可靠性。协作中继通信作为无线通信的一项关键技术，不仅能有效减小无

3、线信道衰落并提高通信系统可靠性，而且能有效提升无线通信系统的性能。协作中继系统存在多个协作中继，如何选择合理的中继数是目前研究的热点问题，现有的最优多中继选择算法性能最优，但复杂度最高，且在满足用户需求的同时选择过多的中继数，在一定程度上浪费了系统资源。此外，在系统总功率受限的情况下，功率的不合理分配会导致系统可达速率较低且中断概率较高，最终导致系统性能较差。基于上述问题，论文设计了一种低复杂度且性能接近最优的协作中继选择算法，算法选择最少中继数并达到用户需求；在系统总功率受限的情况下，论文又设计了一种功率优化分配算

4、法，该算法可提升系统可达速率并降低系统中断概率。论文主要研究工作如下：①设计了一种基于阈值的中继选择算法。算法首先对源节点以及各协作中继节点进行等功率分配，并根据信道状态信息计算出单向链路的接收信噪比，然后求出满足目标接收信噪比的转发阈值，各协作中继根据本地的信噪比与阈值进行比较来决定该协作中继是否参与协作，最终实现中继选择。②设计了一种功率优化分配算法。算法以提升系统可达速率并降低系统中断概率为目标，首先根据算法原理建立数学模型，对数学模型进行凸优化分析，采用牛顿法找到源节点最优分配因子，并对其进行优化分配，最终提

5、升系统可达速率并降低系统中断概率。根据仿真分析，基于阈值的中继选择算法可达速率性能接近最优多中继选择算法且复杂度大大降低，而且在满足用户目标信噪比的前提下，选择最少中继数，节约了系统资源。功率优化分配算法相比于功率平均分配算法，其系统可达速率以及中断概率性能得到明显改善，最终提高系统能量效率及可靠性。关键词：MIMO系统，可达速率，中断概率，牛顿法I重庆大学硕士学位论文英文摘要ABSTRACTWiththedevelopmentofsociety,users’requirementsforwirelesscommun

6、icationperformancearealsorising,sothenextgenerationwirelesscommunicationsystemsneedtoprovideuserwithhighertransmissionratesandtransmissionreliability.Cooperativerelaycommunicationasakeytechnologyforwirelesscommunication,notonlycaneffectivelyreducethechannelfadi

7、ngandmakethecommunicationsystemmorereliablebutalsoeffectivelyenhancetheperformanceofwirelesscommunicationsystem.Thereareseveralcooperativerelaysincooperativerelaycommunicationsystem,andhowtoselectthereasonablerelaystationshasbeenahotissue.Theexistingoptimalrela

8、yselectionalgorithmhasthebestperformance,whileownsthehighestcomplexityandlimitedapplication.Inaddition,undertheconditionofthesystemlimitedpower,Theunreasonablepowerdistribut