DF协作通信系统在多种信道下的多中继选择技术研究

摘要

中继选择技术是协作通信系统的关键技术，多中继选择指选择一个或是一个以上中继节点转发来自源节点的数据，以协助源节点进行数据传输。由于可能选择多个中继节点转发来自源节点的数据，因此在目的节点处需要对分集的信号进行合并。最大比合并、选择性合并和等增益合并是三种主要的合并技术，其中最大比合并性能最优且应用最广泛，本文也采用最大比合并技术。于是，多中继选择技术的实现与最大比合并技术存在紧密联系。到目前为止，对最大比合并性能的研究都建立在单一信道的假设前提下，然而在实际通信场景中，信道的多样性是普遍存在的，并不一定总是与单一类型的信道吻合。因此，在研究多种信道下的多中继选择技术之前，有必要研究多信道下的最大比合并性能。
　　本文利用混合Gamma分布能够表征多种类型信道下的信噪比分布的特性，开展多种信道下的最大比合并性能研究，在此基础上重点开展多信道下的多中继选择技术研究，并将多种信道下的最大比合并应用于协作通信网络的中继选择技术中，取得了一些研究进展，具体如下:
　　(1)通过引入混合Gamma分布描述多种类型的信道，获得了多种信道下最大比合并后的信噪比、信道容量以及中断概率的表达式。数值结果表明理论分析与仿真很吻合。同时，可以看出，在相同的参数设置下，在不同类型信道中使用最大比合并技术，系统信道容量和中断概率的数值存在明显的差异。因此，本文对最大比合并技术在多种信道下的性能做全面的分析是十分必要的。
　　(2)提出一种基于混合Gamma分布的DF协作通信网络的多中继选择方法。该方法首先确定源-中继-目的链路信道类型并计算每一个中继节点的信道容量，选取候选中继节点，然后遍历计算候选中继节点中所有组合的信噪比和中断概率，再选取信噪比最大或中断概率最小的候选中继节点组合所对应的中继节点作为转发中继。在此基础上，分析了基于所提多中继选择方法的DF协作通信系统的中断性能和信道容量。数值结果表明，该多中继选择方法虽然在复杂度上比Best SNR多中继选择算法要复杂一些，但是性能比BestSNR多中继选择算法性能好。此外，该方法不仅适用于各链路信道类型相同的多中继选择，而且适用于各链路信道类型不同时的多中继选择，全面考虑了现实网络中的可能信道情况。

目录

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 协作通信发展及中继选择的国内外研究现状

1．3 论文的主要内容和结构安排

第2章 协作通信系统

2．1 协作通信简介

2．1．1 协作通信的基本模型

2．1．2 中继协议

2．1．3 中继选择

2．1．4 协作通信的优点和存在的问题

2．2 分集合并技术

2．3 常用的衰落信道模型

第3章 多种信道下的最大比合并性能分析

3．1 研究背景

3．2 多种信道下的最大比合并性能分析

3．2．1 多种信道下的分集接收模型

3．2．2 多种信道下的最大比合并性能分析

3．3 数值结果与分析

3．3．1 场景l中的性能

3．3．2 场景2中的性能

3．3．3 场景3中的性能

3．4 本章小结

第4章 DF协作通信系统在多种信道下的多中继选择方法

4．1 研究背景

4．2 基于最优MRC信噪比(Best MRC-SNR)的多中继选择方法

4．3 基于最小中断概率(MRC-P)的多中继选择方法

4．4 复杂度比较

4．5 数值结果与分析

4．6 本章小结

第5章 总结与展望

参考文献

攻读硕士学位期间的论文和专利成果

致谢

声明