混合信道中协作通信系统性能的研究

摘要

近年来，随着人们对高质量、大数据量无线通信需求的与日剧增，有必要在未来的无线通信系统中采用新的通信机制，在实现高速、宽带宽的无线通信的同时，对抗无线通信传输过程中遇到的会对信号传输质量造成影响的衰落效应。协作通信技术可以以资源折中分配为原则，通过额外功率的消耗，使系统获得分集增益，同时提高信息传输效率，是能够满足上述需求、有前景的备选方案之一。
　　协作通信是指在传统点对点的无线通信节点（A和B节点）间，引入一个或多个节点，使得A与B节点间构成一个虚拟的多天线系统，而该系统则可通过获得分集增益而改善系统的性能。另一方面，无线通信的信道有多种不同的衰落特性（如:Rayleigh、Nakagami、Rician衰落等），而无线通信系统在不同衰落环境中的特性则是无线通信性能分析研究的重要方向。此外，对于基站和移动终端构成的下行链路无线通信系统而言，基站可以配备多根发射天线，引入发射分集，从而使系统获得分集增益以改善基站和移动用户的通信质量。协作通信可以进一步改善下行链路无线通信系统的性能，扩大移动通信网的覆盖域、减小盲区。为了分析下行链路协作通信在复杂无线信道条件下的技术优势，本文在许多国内外学者和研究机构对于协作通信系统研究的基础之上，重点对协作通信系统进行了如下研究:
　　一、根据无线通信的发展趋势，介绍了协作通信思想的起源，分析了当前该技术的研究现状和研究方向，提出了本文的技术研究思想。
　　二、简述了协作通信的基本理论以及关键技术，其中包括:分集技术、协作通信的协议、典型的协作通信系统以及协作通信系统的性能评价指标。
　　三、分析了无线通信系统的常见衰落信道，描述了衰落信道的特征，给出了多径衰落、频率选择性衰落和本文重点研究的混合中继信道的数学模型，指出了信道建模对于无线通信的意义。
　　四、基于混合Rayleigh与Rician信道模型，研究了采用最大比发射且应用放大转发策略时，下行链路协作通信系统的性能，分析了系统的中断概率、平均误比特率性能指标，推导出了其数学解析表达式。
　　五、利用MATLAB软件，通过蒙特卡洛方法对上述系统中断概率和平均误比特率进行仿真，经与理论分析中所得相关指标的数学解析表达式结果比对，验证了理论分析中所推导的相关解析表达式的正确性。
　　混合信道模型是一类特殊的信道模型，研究协作通信系统在该信道环境下的性能，推导出中断概率和平均误比特率的解析表达式，对于协作通信的实际应用是很有意义的。

目录

声明

摘要

插图索引

缩略语对照表

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 协作通信的研究现状

1．3 本文的主要工作和内容

第二章 协作通信的基本理论

2．1 分集技术

2．1．1 分集技术原理

2．1．2 分集合并方式

2．1．3 时间分集

2．1．4 空间分集

2．2 协作通信技术

2．3 无线通信系统的评价指标

第三章 无线通信系统的信道模型

3．1 衰落信道的主要特征

3．2 衰落信道的数学模型

3．3 信道建模的意义

第四章 混合Rayleigh与Rician信道AF中继的性能分析

4．1 引言

4．2 系统简介

4．3 性能分析

4．4 本草小结

第五章 蒙特卡洛仿真验证

5．1 蒙特卡洛方法简介

5．2 理论分析结果的蒙特卡洛仿真验证

第六章 结论和展望

参考文献

致谢

作者简介