协作分集网络中伙伴选择问题的研究

摘要

移动通信近几十年来得到了广泛的研究，为人类社会的发展进步做出了巨大的贡献。尽管如此，电磁波在实际传输中却面临着更为复杂的传播环境。其中多径衰落效应是无线通信质量的最大限制。分集技术可以通过在接收端分别接收多个各自经历独立衰落的信号副本，以对抗信道的衰落。近年来提出的多输入多输出MIMO技术，通过在发射端和接收端放置多天线，形成空间分集，从而提高系统容量和可靠性。但在实际应用中，由于移动终端物理条件的制约限制了空间分集技术的应用。
　　 针对MIMO技术的缺陷，Sendonaris等人提出了协作分集的概念。使得单天线用户能够通过协作通信的方式形成虚拟的MIMIO系统，从而提高了系统性能，并获得了广泛的关注和研究。现有文献多集中于协作分集的性能分析，而伙伴选择问题作为实现协作分集的重要步骤，也是不可忽视的研究方向。本文总结现有文献中关于伙伴问题的解决方法，并针对近年来提出的基于IDMA叠加调制的方式，分析了该方式相对于前文提到的传统协作分集方式所带来的进一步增益。并针对该方式下协作伙伴需要互为中继的限制对传统伙伴选择方式做出了改进，即：用户公平优先算法和纳什谈判解算法。前者基于用户之间公平性的考虑，而后者主要考虑系统级的性能最优和用户节点之间公平性两者的折衷，仿真结果表明这两种算法都获得了预期的效果。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 选题背景和意义

1.2 研究内容

1.3 论文结构

第二章 无线通信中的分集技术与协作分集

2.1 无线通信中的分集与合并技术

2.1.1 时间分集

2.1.2 频率分集

2.1.3 空间分集

2.1.4 无线通信中的合并技术

2.2 协作分集概念

2.3 常用的协作分集策略

2.3.1 放大转发方式

2.3.2 解码转发方式

2.3.3 编码协作方式

2.3.4 几种协作传输方式的比较

2.4 协作分集增益

2.5 本章小结

第三章 无线协作网络中的伙伴选择算法

3.1 协作分集方式的中断概率分析

3.1.1 信道模型

3.1.2 直接传输

3.1.3 AF方式

3.1.4 DF方式

3.1.5 选择解码转发方式

3.1.6 编码协作方式

3.2 集中式伙伴选择与分布式伙伴选择

3.3 图论与伙伴选择问题

3.3.1 图论简介

3.3.2 以图论形式表示的伙伴选择问题

3.4 伙伴选择的常用算法

3.4.1 匈牙利算法

3.4.2 WLF算法

3.4.3 贪婪算法

3.4.4 仿真结果

3.5 叠加调制技术

3.5.1 叠加调制的原理

3.5.2 叠加调制的实现方式

3.6 叠加调制技术与IDMA

3.6.1 传统多址方式与IDMA

3.6.2 IDMA叠加调制

3.7 本章小结

第四章 基于IDMA叠加调制的伙伴选择问题的研究

4.1 IDMA叠加调制协作网络的中断概率分析

4.1.1 直传中断概率分析

4.1.2 DF方式下的中断概率分析

4.1.3 基于IDMA叠加调制的协作系统中断概率分析

4.2 叠加调制下的伙伴选择问题

4.2.1 用户公平优先算法

4.2.2 纳什谈判解算法(Nash Bargaining Solution)

4.3 仿真结果

4.4 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

致谢

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