无线协同通信中继协议与中继选择策略研究

摘要

多天线技术能够有效的对抗无线信道的衰落,改善系统传输的可靠性,进一步提高了整个系统容量。但由于在实际中,系统受到通信设备的体积、能耗、计算能力等条件限制,使得大多用户设备很难配备多个天线。因此,如何在解决这些问题的同时也利用多天线技术的优势,成为研究者讨论的热点,并由此协同通信的概念得以提出。在无线协作通信系统中,一般都存在多个中继节点。而相比于选择多个中继节点进行协同转发,单中继选择技术方法简单实用,并且能够充分的利用信道状态信息(CSI),从而提高整个系统性能。
　　论文简单介绍了协同通信发展的背景和现状,对分集技术和分集合并技术做了简单的归纳介绍,并同时回顾了协同通信中各种典型的中继协议。论文针对协同通信网络中中继协议和单中继选择策略展开研究,主要研究内容包括:
　　针对如何进一步提高协同通信系统的中断概率性能,提高系统的可靠性,研究了协同中继协议中最常见的增量中继协议,包括增强型放大转发协议(IAF)和增强型选择放大协议(ISAF),并分析讨论了其在高信噪比下的中断性能。基于常见增量中继协议并结合竞争策略和自动请求重传(ARQ),提出了一种新的增量中继协议——基于竞争策略和自动请求重传(ARQ)的增强型放大转发协议。协议以1个三节点无线协同通信系统为基本模型,将ARQ机制引入协同通信中来,通过目的节点反馈的控制帧ACK/NACK来决定是否采用协同传输。论文推导了所提协议的中断概率性能,分集复用折中(DMT)性能,证明了所提协议随着重复发送次数的增多,能够有效的提高中断性能和DMT性能。
　　针对协同通信中中继选择策略问题,研究了单中继选择策略中选择协同中继选择策略和机会中继选择策略在不同译码转发(DF)协议下的性能。推导了源与目的节点之间存在直传路径情况下两种中继选择策略的中断性能。详细分析了这两种中继选择策略在不同的译码转发协议下信息传输方式和系统性能。通过数值仿真得出,在DF与增强型译码转发(IDF)协议下,选择协同策略的中断性能优于机会中继策略的中断性能。在选择性译码转发(SDF)协议下,虽然在节点数较少时,机会中继的中断性能优于选择协同的中断性能,但随着中继节点数增大,选择协同策略的中断性能会越来越优于机会中继。