异步协作通信系统中提高协作分集增益的关键技术研究

摘要

随着语音、数据和多媒体业务需求的不断增加，移动通信技术也正在快速发展。下一代无线移动通信系统面临的挑战是人们希望获得更快的速度、更高的可靠性和更高的用户容量。与有线系统相比，无线信道存在多径衰落、散射和折射，有限频谱、受限功率降低了无线通信系统的可靠性。 正交频分复用技术(OFDM)、多输入多输出技术(MIMO)、空时编码和分集技术是提高频率效率和信道容量的关键技术。MIMO技术被广泛应用在无线系统中用以获得分集增益。然而，MIMO系统需要在发送端和接收端配置多根天线，但是利用多根天线获得分集的方式对于移动终端或传感器节点来说是不可行的。 协作通信可通过共享多个分布式节点的天线来构成虚拟的天线阵列获得与MIMO系统相似的传输分集，即协作分集增益，因此受到了广泛关注。目前，关于协作编码分集技术的主要研究成果均假设协作节点之间是同步的，即要求协作传输的各节点有相同的时钟、载波频率和符号周期，以直接利用现有的空时编解码技术，获取与MIMO系统相似的分集增益。 然而，实际协作MIMO系统的终端都含有一个天线阵列，中继协作系统的不同天线在不同的终端之上，所以实际的协作系统是异步的。为此，本文将对异步协作通信系统进行研究，并研究提高该系统协作分集增益的关键技术。 本文基于文献[56]的异步协作通信系统进行研究，针对分布式多中继环境下的协作系统进行改进，在不降低码速率的前提下，提出了基于OFDM的分布式多中继节点的异步协作策略，利用OFDM调制的CP消除中继传输的异步误差，并结合分布式的准正交空时分组码获得优于Alamouti策略的分集增益。在此基础上，为了使得异步协作系统获得全分集增益同时降低目标节点对中继的延时估计时间，本文提出了固定中继的MIMO异步协作策略，采用集中控制中继节点，将放大转发和译码转发中继协作方式相结合，采用与OFDM相结合的正交空时分组码，在不增加系统复杂度的情况下，实现全分集增益。理论与仿真结果表明，与原有的方案相比，本文提出的策略兼顾速率和复杂度的情况下获得了更高的分集增益。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1论文背景

1.2国内外研究现状

1.3本文的主要研究内容

1.4本文的章节安排

第二章OFDM与MIMO技术概述

2.1 引言

2.2衰落信道理论

2.3正交频分复用技术

2.4多输入多输出(MIMO)系统

2.5小结

第三章协作通信与空时编码技术

3.1引言

3.2分集技术

3.3协作中继传输

3.4空时编码技术

3.5小结

第四章基于准正交空时分组码的异步协作策略

4.1引言

4.2异步协作通信系统的Alamouti码策略

4.3基于OFDM的准正交空时分组码的异步协作

4.4仿真与分析

4.5小结

第五章基于MIMIO固定中继的异步协作策略

5.1引言

5.2系统模型

5.3协作策略的实现

5.4仿真与分析

5.5 小结

第六章 总结

6.1总结与创新点

6.2研究的不足

参考文献

致谢语