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无线合作通信系统中的功率优化分配研究

作　者: 薛卫
导　师: 朱光喜
学　校: 华中科技大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 合作分集中继协议中断概率功率优化分配
分类号: TN925
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 157次
引　用: 1次
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内容摘要

在无线网络中,多径衰落严重影响系统性能。多输入多输出( MIMO)系统提供的分集增益可以有效对抗多径衰落的影响,且不会损失频谱利用率。然而,许多移动终端,如手机、传感器节点等,由于受体积、功耗、成本等的限制,不适合安装多根天线。合作分集技术是利用其他用户的天线构成虚拟天线阵(VAA ),中继传输信息,从而实现分布式空间分集。在合作通信中,中继传输是由信源和中继节点共同完成。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,信源和中继节点之间的功率优化分配是无线合作分集网络在资源分配方面研究的一个重要课题。本文研究了瑞利衰落信道中的多中继无线合作通信系统在发射机已知信道的统计信息、接收机完全已知信道状态信息的条件下,放大转发(AF)、解码转发(DF)、分布式空时编码(DSTC)三种中继协议的优化功率分配问题。求出了中断概率在高信噪比域的近似表达式,并以此为目标函数,提出了在总功率一定的条件下,使目的节点互信息的中断概率最小化的功率优化分配方案。研究表明,在高信噪比条件下,各种协议的中断概率表达式是发射功率矢量的凸函数,并且最优的功率分配与源节点_目的节点之间存在直接链路与否有关。此外,对于AF和DF协议来说,最优的功率分配仅取决于信道平均功率增益比(即源节点_中继节点之间信道的功率增益与中继节点_目的节点之间信道的功率增益之比),而对于DSTC协议来说,如果源节点与目的节点之间存在直接链路,最优的功率分配还取决于发送速率。研究表明,当源节点与目的节点之间不存在直接链路时, DSTC和DF协议具有相同的优化功率矢量和相等的渐近编码增益比(CGR,即优化功率分配时的ACG与等功率分配时的ACG之比)。分析表明,与等功率分配相比,最优的功率分配除了能改善中断概率,而且还能取得明显的编码增益。虽然本文的最优化是在满足总功率约束条件下取得的,但稍作修改就能解决满足每个节点最大功率约束条件的最优化问题。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
1 绪论  9-15
  1.1 研究背景  9-10
  1.2 研究动机  10-11
  1.3 相关工作  11-13
  1.4 本文的主要研究内容  13-15
2 合作通信技术基础  15-27
  2.1 无线衰落信道  15-16
  2.2 分集与合并  16-18
  2.3 中继信道  18-20
  2.4 合作分集  20-26
  2.5 本章小结  26-27
3 合作分集协议的中断概率分析  27-38
  3.1 系统模型  27-28
  3.2 高信噪比条件下中断概率分析  28-34
  3.3 高信噪比条件下中断概率表达式的精确性  34-36
  3.4 高信噪比条件下中断概率表达式的特点  36-37
  3.5 本章小结  37-38
4 无线合作通信系统中的功率优化分配  38-56
  4.1 AF 协议  38-41
  4.2 DF 协议  41-44
  4.3 DSTC 协议  44-45
  4.4 编码增益  45-47
  4.5 仿真结果与讨论  47-55
  4.6 本章小结  55-56
5 总结与展望  56-58
  5.1 全文总结  56-57
  5.2 未来研究展望  57-58
致谢  58-59
参考文献  59-62

无线合作通信系统中的功率优化分配研究

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