分布式空时编码系统中的中继选择和功率分配算法研究

摘要

多中继放大转发(AF，Amplify and Forward)和译码转发(DF，Decode and Forward)协议的主要缺点足中继采用正交子信道传输降低了频谱利用率。这引发了人们对分布式空时编码(DSTC，Distributed Space Time Coding)的研究。
　　 目前多中继AF协议的中继选择和功率分配算法研究较多，但是通常只考虑不同中继使用正交信道传输的情况，而结合DSTC进行中继选择和功率分配算法的研究还不多。本文在研究多中继AF协议的基础上，针对DSTC系统的中继选择算法和功率分配算法开展研究。
　　 首先，介绍分集技术、协作通信和空时编码相关知识，在此基础上引入DSTC，重点分析基于AF的DSTC，并给出对应的准正交空时编码(QOSTC，Quasi-Orthogonal Space Time Code)。
　　 然后，针对DSTC系统中最大似然(ML，Maximum Likelihood)检测计算复杂度高的问题，我们利用线性分散码(LD，Linear Dispersion)的线性性质，将迫零(ZF，Zero Forcing)检测算法用于基于LD的DSTC。该ZF检测算法在基本保持误比特率(BER，Bit Error Rate)性能的同时，降低了检测的计算复杂度。
　　 接着，研究DSTC系统的中继选择算法，推导DSTC系统中信宿的接收信噪比(SNR，Signal to Noise Ratio)表达式，研究基于SNR准则的中继选择算法，为了降低算法的计算复杂度，使用一种次优中继选择算法，减少中继选择搜索次数。最后将该算法与已有算法作仿真比较。
　　 最后，研究DSTC系统的功率分配算法，研究一种最大化信宿接收SNR的功率分配算法，该算法利用调和平均准则对多个中继进行功率分配，将信源和中继的功率分配问题转化为对信源功率的一维搜索问题。该算法能够根据信道条件调整信源和中继的发射功率。最后仿真对比中继选择和功率分配的两种结合方案：中继选择之后功率分配和中继选择同时功率分配，从仿真结果可以看出两种结合方案的BER性能接近，但是中继选择同时功率分配的方案具有更高的计算复杂度。