【正文】 放大，并向目的節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)，其函數(shù)實(shí)現(xiàn)： function [beta,r_d_AF] = AF(CH_sr,POW_S,POW_N,signal_sr)； beta = sqrt( POW_S) / ( (abs(CH_sr))^2 * POW_S + POW_N )。 gamma_rd = numerator / denominator。 gamma_rd = ( POW_S_rd * (abs(CH_rd))^2 ) / POW_N_rd。 POW_N_sd = POW_S_sd / sig。 最后返回合并信號(hào) 誤比特率的計(jì)算 對(duì)于實(shí)際 的 BER，通過(guò)統(tǒng)計(jì)蒙特卡羅的誤碼數(shù)，與全部比特?cái)?shù)目 相除 得到。 a_rd = (beta * sqrt(POW_S_rd) * CH_sr39。 加權(quán)系數(shù) a_rd = CH_rd39。 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 本課題主要采用的是最大比合并（ MRC）， 由于 AF與 DF模式的最大比合并加權(quán)系數(shù)的決定因素不同， AF模式與中繼節(jié)點(diǎn)的放大系數(shù)β有關(guān)，所以自定義函數(shù)) varargin Mrc( y_c ombine ?，通過(guò)輸入?yún)?shù)的數(shù)目不同以區(qū)分 AF與 DF。則函數(shù)將在加入噪聲之前測(cè)定信號(hào)強(qiáng)度。 % Standard deviation(σ) H = normrnd(mu,sigma)+j*normrnd(mu,sigma)。源節(jié)點(diǎn)與中繼節(jié)點(diǎn)之間以及二者和目的節(jié)點(diǎn)之間的信道是相互獨(dú)立的，服從瑞利慢衰落。直觀上的來(lái)說(shuō)，在接收端接收到單鏈路南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 時(shí)的 2 倍的信號(hào)強(qiáng)度，但噪聲卻不一定是 2 倍的原先噪，根據(jù)噪聲分布情況的不同將會(huì)有一定程度的抵消作用，只會(huì)小于 2 倍，那么此時(shí)合并后的信噪比就會(huì)比單鏈路時(shí)的信噪比大了。在高信噪比下分集增益對(duì)系統(tǒng)性能的提高顯得尤為重要。 分集增益（ diversity gain），在所給的參考文獻(xiàn)中，只是對(duì)分集增益進(jìn)行了模糊的解釋?zhuān)械恼f(shuō)是分集增益就是等同于于分集階數(shù)（ diversity order），也就是說(shuō)在傳輸過(guò)程中提供的同一信號(hào)獨(dú)立副本的最大數(shù)目；有的則認(rèn)為分集增益的本質(zhì)就是為了提高 SINR，提高幾個(gè) db的量化，可以說(shuō)分集增益與分集階數(shù)有關(guān)；還有很多其他的概念如自由度增益、陣列增益、功率增益、復(fù)用增益等其他的增益方式。等增益合并實(shí)現(xiàn)比較簡(jiǎn)單，設(shè)備也很簡(jiǎn)單。它輸出的結(jié)果是各路信號(hào)幅值的疊加。 (2)選擇合并（ SC） 采用選擇合并技術(shù)時(shí)，N個(gè)接收機(jī)的輸出信號(hào)先送入選擇邏輯器，選擇邏輯器再?gòu)慕邮盏降乃行盘?hào)中選取其中具有最高基帶信噪比的基帶信號(hào)作為輸出的信號(hào)。在進(jìn)行合并的時(shí)候可以假設(shè)第 i個(gè)支路的可變?cè)鲆婕訖?quán)系數(shù)由該分集之路的信號(hào)幅度與 噪聲 功率的比值計(jì)算得到。相應(yīng)的 ,為了減輕南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 衰落的影響 ,還需要使用分集接收技術(shù)，以獲得 分集增益 ，從而提高接收 靈敏度 ，這種技術(shù)在包括 移動(dòng)通信 ， 短波通信 等隨參信道中得到了廣泛的應(yīng)用。 編碼協(xié)作中，一個(gè)碼字被分成了兩個(gè)部分發(fā)送，每一 部分是經(jīng)過(guò)不同的路徑或者信道，其主要步驟是編號(hào)排序，編碼協(xié)作的一次信息輸出循環(huán)是這樣的：循環(huán)開(kāi)始于源節(jié)點(diǎn)的一個(gè)包含 1N個(gè)信息符號(hào)的符號(hào)塊松緊尋壞冗余校驗(yàn)編碼器（ CRC）；然后將 CRC 編碼的結(jié)果送入一個(gè)前向糾錯(cuò)碼（ FEC）編碼器，從而產(chǎn)生出一個(gè)包含1N個(gè)符號(hào)的碼字，因此，它的傳送速率為211 /NNR ?；之后，將該碼字向目的節(jié)點(diǎn)發(fā)送，同時(shí)源節(jié)點(diǎn)的協(xié)作伙伴對(duì)其進(jìn)行監(jiān)聽(tīng)；接收到源發(fā)送的信息之后，其伙伴節(jié)點(diǎn)將 FEC 和 CRC 碼解碼； CRC 編碼器的輸出再進(jìn)入一個(gè) FEC 編碼器，然后就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)符號(hào)長(zhǎng)度為1NN?的碼字；這時(shí)就可以計(jì)算出伙伴節(jié)點(diǎn)的信道編碼速率為11/ RNNR ?? (3)其他 除了上述的幾種協(xié)作策略之外，還有著其他許多種的協(xié)作策略，其中 比較重要的是自適應(yīng)協(xié)作策略，他可以顯著提高中繼協(xié)議的有效性，自適應(yīng)協(xié)作策略主要包括選擇性 DF中繼和增量中繼，這里就不做贅述了。但是這個(gè)譯碼操作只是很簡(jiǎn)單地接收到的比特映射為一系列的值，從而估計(jì)出發(fā)送的信息。 (1)壓縮轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)作 壓縮轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)作和譯碼 /放大轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)作最主要的區(qū)別在于后者的中繼轉(zhuǎn)發(fā)的是接收信號(hào)的副本，而壓縮轉(zhuǎn)發(fā)的中繼轉(zhuǎn)發(fā)是將接收到的信號(hào)量化及壓縮后的新的信號(hào)。選擇中繼模式時(shí)，當(dāng)信源節(jié)點(diǎn)與中繼節(jié)點(diǎn)間的信道條件較好 的時(shí)候 ，中繼節(jié)點(diǎn)便 將 其從信源節(jié)點(diǎn)所接收到的信息 轉(zhuǎn)發(fā)給 接收端；否則，中繼節(jié)點(diǎn) 就 不 對(duì) 其從信源節(jié)點(diǎn)所接收到的信息 進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā) ，此時(shí)系統(tǒng)等同于非協(xié)作通信系統(tǒng)。源到目的端之間的互信息量受到原道中繼的鏈路及源到目的、中繼到目的的聯(lián)合鏈路中的較小互信息量所限制。通常情況下只有在不會(huì)與選擇性譯碼轉(zhuǎn)發(fā)混淆的情況下采用。在這個(gè)協(xié)議下，中繼將源的信息放大后轉(zhuǎn)發(fā)給目的端，目的端則對(duì)中的信道衰落進(jìn)行理想均衡。當(dāng)系統(tǒng)應(yīng)用此協(xié)議時(shí)，中繼先將接收到的信號(hào)進(jìn)行量化放大，然后后轉(zhuǎn)發(fā)給目的端。選擇中繼模式時(shí)，當(dāng)信源節(jié)點(diǎn)與中繼節(jié)點(diǎn)間的信道條件較好時(shí)，中繼節(jié)點(diǎn)將其從信源節(jié)點(diǎn)所接收到的信息轉(zhuǎn)發(fā)給接收端；否則，中繼節(jié)點(diǎn)將不轉(zhuǎn)發(fā)它從信源節(jié)點(diǎn)接收到的信息，此時(shí)系統(tǒng)等同于非協(xié)作通信系統(tǒng)。其中，按不同的中繼轉(zhuǎn)發(fā)方式區(qū)分，主要可以分為兩大類(lèi)：放大轉(zhuǎn)發(fā)（ AmplifyandForward， AF）和譯碼轉(zhuǎn)發(fā)（ DecodeandForward， DF）。下面幾個(gè)章節(jié)，就分別對(duì)集中協(xié)作策略進(jìn)行分析和比較。 當(dāng)然，協(xié)作通信并不只限于兩個(gè)用戶(hù)之間，也可以是多用戶(hù)的相互協(xié)作，即一個(gè)用戶(hù)可以同時(shí)擁有很多的合作伙伴，協(xié)作分集以多個(gè)用戶(hù)共享天線或其他網(wǎng)絡(luò)資源的形式構(gòu)造出虛擬陣列，利用信號(hào)處理和分布式傳輸?shù)确椒ǐ@得分集增益。在固定中繼方案中，源和目的節(jié)點(diǎn)之間以固定的方式進(jìn)行劃分信道資源。中繼信道可看做是源和目的節(jié)點(diǎn)之間添加的一個(gè)輔助信道。 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 第二章 協(xié)作通信概述 協(xié)作通信系統(tǒng)模型 協(xié)作通信可以有效的解決 無(wú)線通信中的低信噪比信號(hào)檢測(cè)、信號(hào)編碼和斷續(xù)通信等難題，協(xié)作通信的目的就是充分利用網(wǎng)絡(luò)中的空余節(jié)點(diǎn)資源來(lái)幫助有通信需求的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行可靠、高速地?zé)o線通信。對(duì)于這樣的中繼網(wǎng)絡(luò) ， 目前已有很多文獻(xiàn)對(duì)其進(jìn)行了分析 ， 并提出了相應(yīng)的分布式中繼方案 ， 其中包括在中繼節(jié)點(diǎn)進(jìn)行QR 分解的中繼方案 :QRPQR、 QRPZF 和 ZFPQR,以及在目的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行QR 分解的中繼方案 :MF 和 MFRZF。 MIMO 技術(shù)是實(shí)現(xiàn)高數(shù)據(jù)速率、高傳輸質(zhì)量和高系統(tǒng)容量的未來(lái)高速寬帶移動(dòng)通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之 一 ,具有廣闊的應(yīng)用前景 ， 目前針對(duì)單純 MIMO系統(tǒng)的研究已日漸成熟。[10] ,從而解決了上述的問(wèn)題。要求對(duì)分布式空時(shí)和空頻編碼方案有一定的了解，學(xué)會(huì)不同的協(xié)作通信方案來(lái)降低收發(fā) 機(jī)的復(fù)雜度，研究寫(xiě)作時(shí)的能量效率問(wèn)題，同時(shí)還要考慮到實(shí)際的傳輸，處理，接收和能量損耗。在不久的將來(lái)，協(xié)作通信技術(shù)將會(huì)發(fā)展成為未來(lái)無(wú)線通信領(lǐng)域廣泛采用的傳輸技術(shù)之一，因此本次畢業(yè)設(shè)計(jì)有著非常重要的實(shí)際意義，因?yàn)?協(xié)作通信 的 策略研究是信息社會(huì)的主要支柱 , 是國(guó)家國(guó)民經(jīng)濟(jì)的神經(jīng)系統(tǒng)和命脈 ,是現(xiàn)代高新技術(shù)的重要組成部 分 ,作為學(xué)生，有必要對(duì)國(guó)內(nèi)外關(guān)于無(wú)線協(xié)作通信理論的研究成果有一定的了解。 關(guān)鍵詞： 協(xié)作通信；放大轉(zhuǎn)發(fā)；解碼重傳；誤碼率 Abstract In order to satisfy people39。從仿真結(jié)果可以 對(duì) 以下 一些問(wèn)題進(jìn)行判斷 ：在不同信道條件下， AF、 DF和傳統(tǒng)的直連方式相比優(yōu)勢(shì)在哪里，缺點(diǎn)在哪里。 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) (論文 ) 題 目： 無(wú)線協(xié)作系統(tǒng)的仿真與性能分析 （協(xié)作策略） Wireless Cooperative Communication system simulation and performance analysis A Dissertation Submitted to Nanjing Institute of Technology For the Academic Degree of Bachelor of Science By Sen Lin Supervised by Lecturer Jie Yang College of Communication Engineering Nanjing Institute of Technology June 2020 摘要 為了滿足人們對(duì)無(wú) 線多媒體通信業(yè)務(wù)不斷增長(zhǎng)的需要，協(xié)作通信技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。本文首先分析了不同協(xié)作策略的工作原理，然后利用 MATLAB 來(lái)仿真了 不同信噪比下 AF 和 DF 協(xié)作通信系統(tǒng)的誤碼率性能。 本論文的主要內(nèi)容包括：無(wú)線協(xié)作通信原理；協(xié)作通信中不同協(xié)作策略； MATLAB 仿真流程，用 MATLLAB 編程實(shí)現(xiàn)無(wú)線協(xié)作通信系統(tǒng)仿真。 MATLAB simulation processes, M collaboration with MATLLAB programming wireless munication system simulation. Keywords: Cooperative Communication AF DF BER 目錄 第一章 緒論 ........................................................ 1 選題背景與意義 .............................................. 1 研究現(xiàn)狀 ................................................... 1 論文主要研究?jī)?nèi)容 .......................................... 2 第二章 協(xié)作通信概述 ............................................... 4 協(xié)作通信系統(tǒng)模型 ........................................... 4 幾種中繼方式簡(jiǎn)介 ........................................... 5 固定放大轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議簡(jiǎn)介 ................................. 6 固定解碼轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議簡(jiǎn)介 ................................. 7 幾種其他的協(xié)作策略 ................................... 8 幾種合并方式概述 ........................................... 9 分集增益 ................................................... 11 第三章 主要程序及流程圖 .......................................... 13 第四章 仿真結(jié)果與分析 ............................................ 21 AF 與 DF 的理論和實(shí)際誤碼率比較 ............................... 21 第五章總結(jié)與展望 .................................................. 25 致謝 ............................................................... 28 參考文獻(xiàn) .......................................................... 29 附錄 A 主要程序 ................................................... 30 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 第一章 緒論 選題背景與意義 無(wú)線協(xié)作系統(tǒng)因?yàn)槠湓谠黾酉到y(tǒng)可靠性以及傳輸速率上的作用，近年來(lái)稱(chēng)為了研究的熱點(diǎn)之一，在無(wú)線環(huán)境中，單天線 便攜式移動(dòng)節(jié)點(diǎn)可以協(xié)調(diào)地共享其他節(jié)點(diǎn)的資源，在源節(jié)點(diǎn)與目的節(jié)點(diǎn)之間構(gòu)建多條通信鏈路，形成一個(gè) MIMO系統(tǒng)，從而為小型移動(dòng)設(shè)備的 MIMO 實(shí)用化提供了一條出路。 [2] 從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，可以把協(xié)作通信看做一種廣義的 MIMO 概念，它可以利用無(wú)線通信廣播特性而在節(jié)點(diǎn)之間產(chǎn)生能夠相互輔助的一種新的結(jié)構(gòu)，可以用分布式的方法來(lái)進(jìn)行通信處理，并且能夠獲得與 MIMO 系統(tǒng)相仿的優(yōu)勢(shì)，這種方法可以產(chǎn)生新的通信技術(shù)從而使信道容量以及其性能得到提高，并且降低了電池的損耗從而延長(zhǎng)了網(wǎng)絡(luò)壽命，而且還提高了吞吐量以及多接入方案的穩(wěn)定域，擴(kuò)展傳輸范圍，提供多媒體通信中源 信道編碼方式的折中 協(xié)