非理想条件下协作通信系统性能分析与优化

摘要

协作通信利用通信网内用户接力传输，能够扩展覆盖区域、提高系统吞吐量、有效对抗衰落以及降低系统的服务中断概率，从而提升系统传输可靠性和服务质量。实际的通信系统中参与协作的中继以及数量是不确定的，网络中往往会存在多个潜在的中继节点，协作节点的好坏会直接影响到协作中继网络性能，如何合理、有效地从这些潜在中继节点中选择最佳协作节点，制定协作策略显得尤其重要。然而，实际通信过程中，信道的延迟以及信道干扰等因素会影响最佳中继的选择，从而对系统吞吐量和传输可靠性等协作通信网络性能造成不利影响。
　　本文首先介绍了无线协作通信的基本模型、转发协议以及基于瞬时状态信息的中继选择技术。然后，从误码率性能和信道容量性能，详细分析了信道估计误差、共信道干扰以及反馈延迟这些非理想因素对协作通信的影响。最后，为了进一步降低中继节点选择对反馈延迟的依赖，我们提出了一种优化的机会中继选择方法选出最佳中继节点参与协作过程。针对实际通信系统中反馈延迟这一非理想因素，在译码转发(Decode and Forward, DF)和放大转发(Amplify and Forward, AF)协作通信中，研究了如何选择最佳的转发节点进行协作的问题。仿真结果表明，在过时信道状态信息下(Outdated Channel State Information, Outdated CSI)，采用优化机会中继选择技术降低了协作通信系统的平均误码率，改善了协作通信系统的信道容量，提高了整个协作通信系统通信质量。

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第一章 绪论

1.1 协作通信的研究背景

1.2 协作通信存在的问题

1.3 本文的主要研究工作和内容安排

第二章 协作通信分集技术与中继选择

2.1 协作通信的系统模型

2.2 协作通信的协作协议

2.3 协作通信的协作性能分析

2.4 协作通信的中继选择

2.5 仿真结果和分析

2.6 本章小结

第三章 非理想条件下系统性能分析

3.1 非理想条件下的信道估计

3.2 非理想条件下的共信道干扰

3.3 非理想条件下的过时信道

3.4 本章小结

第四章 过时信道下系统性能的优化

4.1 系统模型

4.2 优化机会中继选择策略

4.3 仿真结果与分析

4.4 本章小结

第五章 结束语

5.1 论文总结

5.2 研究展望

参考文献

攻读学位期间公开发表的论文

致谢