协同中继传输处理技术研究

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1、协同中继传输处理技术研究摘要：协同通信技术能够冇效抵抗信道衰落、提高系统容量、扩大系统覆盖范围，广泛应用于蜂窝移动网络，无线传感器网络，及车到车通信等。特别是协同中继传输协议，己经成为近年来研究的热点。虽说目前有关协同中继传输协议的研究已经取得了一些成果，但是很多中继传输协议都有各自的局限性及不足之处。因此，对协同中继传输处理技术进行更深一步的探讨和研究是十分必要的。文章对现有的各种屮继传输协议进行归纳总结，并指出其优缺点以及中继传输协议的研究方向。关键词：协同通信技术；协同中继传输协议0引言在传统的无线通信系统屮，用户与基站之间的相互通信是分别独立完成的，而协同通信则是通过中继

2、的辅助或其他用户的协同来完成通信的。I办同通信起源于中继通信，其本质是把多个分散的天线构成一个虚拟的多天线阵列，从而实现空间分集。通信系统中之所以引入中继，是因为中继通过对发送的信号进行接收、处理、并再次转发，使得原通信链路得以增强，冇效的克服了信道屮的路径损耗及衰落。协同通信技术一经提出，就吸引了世界各国学者的关注，各种不同的I办作传输协议或机制纷纷出现。文献针对实际的半双工估计与转发中继，提出了一种量化器的设计方法，该方法是基于均方失真最小化。文献是关于两跳中继系统的一种低复杂度的实际量化与转发方案，通过比较，在信源与中继链路较差，而中继距离信宿很近的情况下，该文的QF方案性

3、能优于DF方案和直传链路的性能。而在文献中研究的是另一种常用的中继传输协议一一放大与转发协议。目前，协同屮继传输协议已成为无线协同通信最热点的研究领域之一。1协同通信技术协同通信技术的基本思想是在多用户通信环境中，使用单副夭线的各临近移动用户可按照一定方式共享彼此的天线协同发送，从而产生一种类似多犬线发送的虚拟环境，从而获得空间分集增益，提高系统传输性能，有效克服了传统MIMO技术实现上的困难。很显然，协同通信技术具有以下优点：(1)更高的空间分集；(2)更高的吞吐量/较低的时延；(3)减少干扰/降低发送能量。协同通信技术可应用于蜂窝移动通信系统、无线Adhoc网络、无线局域网以

4、及无线传感器网络等多种场合，具冇很大的研究价值与意义。2中继传输协议协同通信技术的起源可以追溯到Cover*和ElGamal在1979年关于中继信道的研究。典型的三节点中继信道模型如图1所示。s代表源节点Source,R代表中继节点Relay,D代表目的节点Destination。为了增强用户之间的协作，根据信道条件，以及用户和信猪之间的相对位置，应该采用不同的中继传输协议。如今，已有大量的文献阐述了各种各样的中继传输协议，根据中继R处对信号的处理方式不同，主要分为3种：放大和转发(AF)协议，译码与转发(DF)协议，压缩与转发(cF)协议。2.1放大与转发协议放大与转发（AF）

5、协议最早由Laneman等人提出。如图1所示，AF协议的信号处理可简化为2个阶段。在阶段1,源节点首先广播发送信号，目的节点和中继节点同时进行接收；在阶段2,中继节点对接收到的源节点信号直接进行功率放大后转发给目的节点；最后，目的节点对接收到的两路信息进行合并解码，以恢复出原始信息。相对于其他几种传输协议，AF协议最简单，而且由于冃的节点可接收到两路独立的衰落信号，AF可获得满分集增益，性能良好。但由于屮继节点在放大信号的同时也放大了源一中继信道引入的噪声，因此AF协议存在着噪声放大效应。2.2译码与转发协议译码转发（DF）协议，是除AF协议以外的主流协议，比如，在下一代移动通信

6、系统中的广泛使用。大部分的编码协作（cc）方案都是基于DF协议，因此，对于DF协议的研究具冇重要意义。DF协议最早由Sendonaris等人给出。类似AF协议，DF协议的信号处理亦可简化为2个阶段，同样参考图lo与AF协议不同是阶段2。在阶段2,中继节点R对接收到的源节点信号先进行译码并估值，然后再将所得的估值信号转发给冃的节点。虽然DF协议不会带来噪声放大问题，但受源中继端信道传输性能影响较大。当源中继端信道传输特性较差时，中继就会出现译码错误，此时，在中继节点转发信息时会同时将接收信息比特的错误估计转发到0的节点，从而严重影响到中继性能。2.3压缩与转发协议压缩转发（CF）协

7、议，无线中继网络中，中继与目的节点的接收信号是同一源信号由不同噪声加扰后的不同版本，因此2个版本的接收信号存在相关性，屮继可以利用这种相关性压缩接收信号。利用这种相关性来压缩接收信号的中继协议称为压缩转发（CF）协议。CF是另一种重耍的中继传输协议，但其关注度远低于AF和DF协议。2.4量化与转发（QF）协议cF的概念最初是由Cover和Gamal提出。近来提岀了一些实用的CF协议，包扌舌基于量化转发的CF协议以及基于Wyner-Ziv编码的CF协议（CF-WZC）O而最近的研究