协作通信中分布式酉空时码的研究

摘要

随着无线通信技术的飞速发展,人们越来越追求超高传输速率的移动通信网络。MIMO技术运用时间分集和空间分集提高了系统容量,改善了无线通信链路的可靠性。但是由于天线设置的局限性,提出了基于MIMO虚拟的协作通信,目前的工作重点之一就是在高传输速度下保证数据的可靠性。酉矩阵的正交结构特性使其不需要信道估计就可以实现正确译码,节约了信道估计的时间和功率成本。本文的主要工作是结合了协作技术和酉空时码的特征提出了两种适用于协作通信系统的分布式酉空时编码。
　　首先,回顾了酉空时码的相关概述。从酉空时调制入手,介绍了两种不同情况下的最大似然译码算法,并分析了成对差错概率和chernoff上界,以及四种传统的酉空时码的构造。
　　其次,介绍了基于循环酉矩阵群的一种非差分分布式酉空时码,并对其在多中继两跳协作通信中进行了编译码分析,且设计了中继矩阵的构建准则。根据码字的特性提出了一种较低复杂度的译码算法,并探究了选取不同参数矩阵对编码性能的影响。结果显示选取适当的参数矩阵对译码性能影响较大,并验证了非差分编码比差分编码性能好3dB左右。
　　然后,考虑到远距离传输或者信号不强的情形,提出了一种基于部分相干多跳多中继协作通信网络的分布式循环酉群码。对多跳系统模型进行了分析,并详细介绍了编译码过程,对其性能进行了仿真,并与两跳协作模型进行性能仿真对比。仿真结果得出在低信噪比时两者的性能差别不大,两跳的会较好一些,但是在高信噪比情形下,多跳性能明显增强,这使得在远距离传输时可以适当增加中继节点来保证通信的质量。
　　最后,在多源多中继协作通信中,提出了一种译码复杂度较低的基于三角函数的分布式酉空时码。介绍了编码矩阵结构,由于码字矩阵的特殊性,只需要有一个源节点参加工作即可,剩余节点可以协作其他节点进行传输,所以合理地利用了信道和节点资源。文中针对两种不同的协作方式AF和 DF分别分析了这两种酉空时调制模型下信号的编译码过程。最后对低复杂度译码算法做了详细分析,得出了复杂度的计算量,并与其他三种酉空时码进行了仿真对比。结果表明本文所提码字在误码率性能上会差一些,但是复杂度方面有很强的优势。最后还将该译码算法与最大似然译码算法相对比,得出两者的性能几乎一样,但是本文所提算法的复杂度要低很多。

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表清单

1 绪论

1.1 论文研究背景

1.2 协作通信的发展与概述

1.3 酉空时码的研究现状

1.4 论文主要工作及结构安排

2 酉空时码

2.1 酉空时调制

2.2 酉空时编码的两种最大似然检测算法

2.3 酉空时编码

2.4 本章小结

3 基于循环酉矩阵群的分布式酉空时码

3.1 循环酉矩阵群码

3.2 多中继模型下的循环酉矩阵群码设计

3.3 部分相干网络下的多跳分布式酉空时码的研究

3.4 本章小结

4 基于三角函数的分布式酉空时码

4.1 系统模型

4.2 译码及复杂度分析

4.3 性能仿真分析

4.4 本章小结

5 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

作者简历