协作中继系统中继选择及资源分配策略

摘要

无线通信技术正朝着高传输速率、高有效性和高可靠性的方向发展。为了满足用户不断增长的通信业务需求，需要在未来无线通信网络中引入更多的新技术。协作中继技术的提出，打破了无线移动终端体积受限无法通过多天线技术获得空间分集增益的弊端，受到普遍关注和研究。在网络中引入中继节点可以有效提高系统频谱效率，同时降低网络成本。鉴于协作中继技术会成为未来无线通信网络实现无缝覆盖和高速传输的关键技术之一，本文对协作中继系统的中继选择及资源分配问题进行了深入的研究。
　　 本文首先总结了协作中继系统中继选择及资源分配研究的现状，提出了目前研究存在的问题和本文的主要研究内容，接着介绍了中继相关理论基础知识和正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)技术，为全文提供了理论基础。
　　 其次，研究了移动中继系统的中继选择问题，当中继系统中节点快速移动时，采用传统中继选择方法会存在链路持续时间较短的问题，因此提出了一种联合链路持续时间与平均速率的中继选择方法。该方法首先分析了系统采用两跳传输及协作传输两种模式下的链路持续时间，接着推导了两种模式下的链路平均传输速率，最后基于所提出的准则完成中继选择。仿真结果表明，与传统的中继选择方法相比，该方法可以使系统获得更多的数据传输，同时具有较低的中断概率。
　　 最后，研究了OFDM移动中继系统的子载波分配及配对问题。文中以满足用户服务质量需求(Quality of Service，QoS)为目标建立优化模型，由于直接求解优化问题复杂度过高，因此提出了低复杂度的基于用户QoS的资源分配策略。针对系统资源充足的情况，提出一种平均功率分配下基于用户QoS的联合子载波分配与配对算法;当系统资源不足时，提出一种改进的子载波分配与配对算法，当采用改进的算法仍不能满足所有用户QoS时，进一步提出了保证用户公平性的比例减小用户期望数据量联合子载波分配及配对算法。仿真结果表明本文提出的方法可以有效满足用户QoS。

目录

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摘要

图索引

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 研究现状

1．2．1 中继系统中继选择

1．2．2 中继系统资源分配

1．3 存在的问题及主要研究内容

1．4 本文结构安排

第二章 协作中继系统相关理论基础

2．1 中继系统原理

2．1．1 中继系统研究进展

2．1．2 中继系统模型

2．1．3 中继的分类

2．1．4 中继协作方式

2．1．5 中继系统的关键问题

2．2 OFDM技术

2．2．1 OFDM基本原理

2．2．2 OFDM关键技术

2．2．3 OFDM技术的优缺点

2．3 本章小结

第三章 联合链路持续时间与平均速率的中继选择方法

3．1 引言

3．2 系统模型

3．3 联合链路持续时间与平均速率的中继选择方法

3．3．1 链路持续时间分析

3．3．2 链路平均传输速率分析

3．3．3 中继选择准则

3．4 仿真结果及分析

3．5 本章小结

第四章 基于用户QoS的资源分配

4．1 引言

4．2 系统模型

4．3 链路持续时间分析

4．4 优化模型

4．5 基于用户QoS的子载波分配及配对算法

4．5．1 R-Uk链路子载波动态分配

4．5．2 子载波配对

4．5．3 基于用户QoS的联合子载波分配和子载波配对算法

4．5．4 改进的JSASP

4．5．5 比例减小用户期望数据量的联合子载波分配和子载波配对算法

4．6 仿真结果及分析

4．7 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 全文总结

5．2 未来工作展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间从事的科研工作及取得的研究成果