【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 關(guān)。因此在目的端進(jìn)行合并時(shí)的過(guò)程由下面的程序?qū)崿F(xiàn)：首先輸入的參數(shù)有一下幾個(gè)：中繼放大系數(shù)、信道系數(shù)、信號(hào)功率、噪聲功率、需要合并的兩路信號(hào)；然后判斷輸入?yún)?shù)數(shù)目narginif nargin = 8 輸入?yún)?shù)數(shù)目是8為DF模式a_sd = CH_sd39。 * sqrt(POW_S_sd) / POW_N_sd。 加權(quán)系數(shù)a_rd = CH_rd39。 * sqrt(POW_S_rd) / POW_N_rd。elseif nargin = 10 輸入?yún)?shù)數(shù)目是10為AF模式a_sd = CH_sd39。 * sqrt(POW_S_sd) / POW_N_sd。a_rd = (beta * sqrt(POW_S_rd) * CH_sr39。 * CH_rd39。) / ( (beta^2*(abs(CH_rd))^2+1) * POW_N_rd )。y_bine = a_sd*signal_sd + a_rd*signal_rd。 最后返回合并信號(hào)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。而對(duì)于理論BER，通過(guò)調(diào)用自定義函數(shù)得到，其代碼如下：輸入?yún)?shù)非協(xié)作的信噪比、信道系數(shù)、信號(hào)功率、噪聲功率if nargin = 1 直連模式SNR_SD = varargin{1}。POW_S_sd = 1。sig = 10^(SNR_SD/10)。POW_N_sd = POW_S_sd / sig。gamma_sd = ( POW_S_sd * (abs(SNR_SD))^2 ) / POW_N_sd。gamma_rd = 0。elseif nargin = 6 DF模式gamma_sd = ( POW_S_sd * (abs(CH_sd))^2 ) / POW_N_sd。gamma_rd = ( POW_S_rd * (abs(CH_rd))^2 ) / POW_N_rd。elseif nargin = 7 AF模式gamma_sd = ( POW_S_sd * (abs(CH_sd))^2 ) / POW_N_sd。numerator = (POW_S_rd)^2 * (abs(CH_sr))^2 * (abs(CH_rd))^2。denominator=(POW_S_rd*(abs(CH_sr))^2+POW_S_rd*(abs(CH_rd))^2+POW_N_rd)* POW_N_rd。gamma_rd = numerator / denominator。gamma = gamma_sd + gamma_rd。 計(jì)算系統(tǒng)的信噪比theoretical_BER = 1 / ( 2 * sqrt(pi*gamma) * exp(gamma) )。 % Approximation% theoretical_BER = erfc( sqrt(gamma) ) / 2。 % Actual value 計(jì)算系統(tǒng)的誤碼率 AF仿真過(guò)程的實(shí)現(xiàn) 如圖所示是AF策略的流程圖：圖 AF協(xié)作策略流程圖在中繼節(jié)點(diǎn)處，對(duì)接收到的來(lái)自源節(jié)點(diǎn)的信號(hào)s_r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 )。signal_AF = beta * signal_sr。函數(shù)通過(guò)輸入S和R之間的信道衰落系數(shù)、信號(hào)與噪聲的功率和需要轉(zhuǎn)發(fā)的信號(hào)s_r等參數(shù)，實(shí)現(xiàn)中繼的放大轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)程，返回值為：經(jīng)放大處理后的信號(hào)，它將被發(fā)送到目的節(jié)點(diǎn)；以及放大系數(shù)β，以供目的節(jié)點(diǎn)MRC使用。 DF仿真過(guò)程的實(shí)現(xiàn) DF仿真的流程圖如下圖所示： 圖 DF協(xié)作策略流程圖 調(diào)制與解調(diào)程序 在中繼節(jié)點(diǎn)，需要對(duì)接收到的來(lái)自源節(jié)點(diǎn)的信號(hào)s_r進(jìn)行解調(diào)、譯碼、校驗(yàn)、編碼、調(diào)制等操作，之后再向目的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行發(fā)送。為了使程序簡(jiǎn)化，程序中省略了信道編碼的過(guò)程，中繼時(shí)采用與源節(jié)點(diǎn)相同的調(diào)制方式，并假定中繼節(jié)點(diǎn)能正確解碼，強(qiáng)制校驗(yàn)標(biāo)志tx_coop為1。所以，實(shí)際上，在仿真中，DF中繼節(jié)點(diǎn)所需做的事情就和同源節(jié)點(diǎn)一樣，僅僅是將原始信息BPSK調(diào)制后發(fā)送。為體現(xiàn)DF協(xié)議的過(guò)程，其函數(shù)實(shí)現(xiàn)編寫(xiě)為：function signal_DF = DF(M, signal_x)；signal_DF = modulate((M), signal_x)。函數(shù)通過(guò)輸入源節(jié)點(diǎn)PSK調(diào)制的進(jìn)制數(shù)M（以提高程序的通用性）、需要中繼的信號(hào)s_r和原始比特流x（虛設(shè)置，用于校驗(yàn)是否正確解碼，本次仿真中假定解碼正確），實(shí)現(xiàn)中繼的DF過(guò)程，返回值為重新調(diào)制之后的信號(hào)，它將被發(fā)送到目的節(jié)點(diǎn)。 主程序中的幾個(gè)重要計(jì)算函數(shù)（1）直連的誤比特?cái)?shù)計(jì)算 y_SD=demodulate((M),H_sd39。*y_Sd)。 err_num_SD = err_num_SD + Act_ber(x,y_SD)。 （2）AF的誤比特?cái)?shù)計(jì)算[beta,x_AF] = AF(H_sr,POW_S,POW_N,y_sr)。y_rd = awgn( sqrt(POW_S)*H_rd * x_AF, SNR_dB, 39。measured39。)。 y_bine_AF=Mrc( H_sd,H_sr,H_rd,beta,POW_S,POW_N,POW_S,POW_N,y_sd,y_rd)y_AF = demodulate((M),y_bine_AF)。 err_num_AF = err_num_AF + Act_ber(x,y_AF)。 （3）DF誤比特?cái)?shù)計(jì)算x_DF = DF(M,y_sr,x)。 y_rd = awgn( sqrt(POW_DIV)*H_rd * x_DF, SNR_dB, 39。measured39。)。 y_bine_DF = Mrc( H_sd,H_rd,POW_S,POW_N,POW_S,POW_N,y_sd,y_rd)。 y_DF = demodulate((M),y_bine_DF)。err_num_DF = err_num_DF + Act_ber(x,y_DF)。 （4）不同信噪比下的理論誤比特率ber_SD(snrcount) = err_num_SD/(N*Monte_MAX)。 ber_AF(snrcount) = err_num_AF/(N*Monte_MAX)。 ber_DF(snrcount) = err_num_DF/(N*Monte_MAX)。（5）不同信噪比下的實(shí)際誤比特率theo_ber_SD(snrcount) = Theo_ber(SNR_dB)。 theo_ber_AF(snrcount)=Theo_ber(H_sd,H_sr,H_rd,POW_S,POW_N,POW_S,POW_N)。 theo_ber_DF(snrcount) = Theo_ber(H_sd,H_rd,POW_S,POW_N,POW_S,POW_N)。第四章 仿真結(jié)果與分析 AF與DF的理論和實(shí)際誤碼率比較（源和中繼之間的信道）比較良好的并且假定DF解碼正確的情況下的直連以及AF、DF的實(shí)際誤碼率曲線和理論誤碼率曲線圖，、DF的實(shí)際與理論誤碼率比較圖。、DF解碼存在錯(cuò)誤的情況下的直連系統(tǒng)與AF、DF的實(shí)際的誤碼率曲線。 AF、DF與非協(xié)作系統(tǒng)的比較，采用AF中繼和DF中繼的協(xié)作通信系統(tǒng)，其誤碼率比非協(xié)作系統(tǒng)低很多。并且，隨著信噪比的提升，在一定范圍內(nèi)，協(xié)作中繼能夠更好地提升系統(tǒng)的性能，但是，在信噪比達(dá)到一定數(shù)值之后后，這種優(yōu)勢(shì)卻將不再那么明顯。 、DF（解碼正確）的實(shí)際誤碼率曲線 、DF的理論誤碼率曲線 AF、DF的實(shí)際與理論誤碼率比較同時(shí)可以看出，DF中繼能要略?xún)?yōu)于AF中繼。這是因?yàn)锳F將噪聲也同樣放大轉(zhuǎn)發(fā)，而DF中繼只是對(duì)源發(fā)送的信號(hào)進(jìn)行了校驗(yàn)、譯碼等數(shù)字處理，從而避免了噪聲影響下一鏈路的性能。并且如果源節(jié)點(diǎn)與中繼節(jié)點(diǎn)之間的信道條件不是特別好的時(shí)候，轉(zhuǎn)發(fā)的大部分都是噪聲，這樣反而會(huì)降低系統(tǒng)的性能。這種情況，在多次運(yùn)行程序的時(shí)候，偶爾會(huì)出現(xiàn)。 非協(xié)作系統(tǒng)與AF、DF（解碼錯(cuò)誤）的實(shí)際誤碼率曲線然而，這并不能說(shuō)明在系統(tǒng)中采用DF中繼就一定會(huì)比AF中繼更好。這主要由于：一方面，若要獲得良好的性能，DF需要相應(yīng)的校驗(yàn)信息，這在一定程度上使數(shù)據(jù)的傳輸速率變低了；另一方面，DF是數(shù)字處理，設(shè)備復(fù)雜度較高，不適合應(yīng)用于低成本設(shè)備；除此之外，當(dāng)信噪比較不是很高時(shí)，中繼節(jié)點(diǎn)會(huì)有很大的可能性譯碼錯(cuò)誤，從而導(dǎo)致了協(xié)作的失敗，或者是“錯(cuò)上加錯(cuò)”的編碼加重傳，急劇惡化了系統(tǒng)的性能，誤碼率甚至可能會(huì)比非協(xié)作系統(tǒng)還要高。仿真中，假設(shè)DF中繼解碼是完全正確的，從而獲得較好的性能。而當(dāng)DF中繼采用“解調(diào)—（解碼）—（編碼）—調(diào)制—重發(fā)”（為簡(jiǎn)化程序，省略信道編碼過(guò)程）的仿真時(shí)，DF并沒(méi)有獲得更低的誤碼率，反而性能最差。分集增益就是誤碼率的斜率，從圖中就可以了解到，相比于非協(xié)作系統(tǒng)，AF與DF均能獲得一定的分集增益。然而，AF與DF分集增益相差并不明顯，這是由于：分集增益主要與分集階數(shù)（傳輸過(guò)程中所能提供的最大的同一信號(hào)獨(dú)立副本的數(shù)目，即收發(fā)天線數(shù)）相關(guān)。仿真中，AF與DF均是虛擬發(fā)分集為2，接收分集也為2。所以，盡管傳統(tǒng)的AF、DF協(xié)作能在一定程度上改善通信性能，但是實(shí)際應(yīng)用并不理想。提出更加科學(xué)有效的中繼協(xié)議，是推進(jìn)協(xié)作通信的應(yīng)用發(fā)展關(guān)鍵。第五章總結(jié)與展望協(xié)作通信為MIMO技術(shù)的實(shí)用化提供了一個(gè)新的思路。因而尋找一種有效地協(xié)作算法始終是研究的熱點(diǎn)。隨著研究的深入，協(xié)作通信也許很快得以廣泛應(yīng)用。這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)中，出現(xiàn)了以下的一些問(wèn)題1. 程序仿真的結(jié)果圖曲線不夠平滑，實(shí)際BER曲線出現(xiàn)斷點(diǎn),， 斷點(diǎn)幾乎全部出現(xiàn)在曲線的末端，造成這種現(xiàn)象的主要原因是迭代次數(shù)，即仿真循環(huán)次數(shù)過(guò)少，后來(lái)將迭代次數(shù)改為100后得到了顯著的改善 迭代次數(shù)過(guò)少時(shí)的仿真結(jié)果圖2. AF或DF的理論BER無(wú)法畫(huà)圖顯示。而DF出現(xiàn)的情況稍微多一點(diǎn)，通過(guò)disp（）觀察數(shù)值時(shí)，可知：theo_ber_AF= *Columns 1 through 10 ……這應(yīng)該是由于BER數(shù)值過(guò)小趨于零，而無(wú)法在圖中顯示。導(dǎo)致這種情況的原因可能是瑞利信道模型不夠合理。 錯(cuò)誤的不顯示DF曲線的結(jié)果圖3. 非協(xié)作系統(tǒng)的實(shí)際誤碼率曲線存在很大的誤差 造成這種現(xiàn)象的主要原因是在計(jì)算直連接收到的信號(hào)時(shí)，應(yīng)該是POW而不是與前面AF、DF計(jì)算時(shí)所采用的POW_DIV，POW是POW_DIV的兩倍，通過(guò)重新定義一個(gè)信號(hào)YSd并使其收到的信號(hào)功率為POW從而得到了解決。此外，對(duì)于協(xié)作通信中功率分配問(wèn)題：協(xié)作與非協(xié)作的信號(hào)功率是否一樣？根據(jù)已有文獻(xiàn)，采用功率歸一化處理，保證目的節(jié)點(diǎn)信號(hào)強(qiáng)度為一，仿真為：非協(xié)作時(shí)S以功率1發(fā)送給D，協(xié)作時(shí)S發(fā)給R和D的功率均為1/2，R向D的發(fā)送功率同樣為1/2。但是，S是以廣播形式發(fā)送信號(hào)的，則S發(fā)給R和D的功率應(yīng)均為1。如果不是，那么在“ 理論誤碼率性能”中提到的和表達(dá)式里的信號(hào)功率其含義和數(shù)值意義應(yīng)該不同，并且也不同于非協(xié)作時(shí)的信號(hào)功率。關(guān)于功率分配問(wèn)題，有待進(jìn)一步思考學(xué)習(xí)。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅加深了我對(duì)協(xié)作通信的了解，還讓我熟練的掌握了MATLAB仿真的使用技巧，對(duì)無(wú)線通信的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)有了一定的認(rèn)識(shí)，對(duì)AF、DF等協(xié)作策略的優(yōu)劣有了一定的認(rèn)知，并且對(duì)以后研究出的更加有效合理的通信協(xié)議產(chǎn)生了濃厚的興趣，希望以后有機(jī)會(huì)對(duì)這一課題進(jìn)行進(jìn)一步的探討。致謝本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)工作是在我的導(dǎo)師楊潔（講師）的諄諄教導(dǎo)和悉心關(guān)懷下完成的，在我的學(xué)業(yè)和設(shè)計(jì)的工作中無(wú)不傾注著導(dǎo)師的諄辛勤汗水。導(dǎo)師的嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的態(tài)度，淵博的知識(shí)和循循善誘的教學(xué)方法使我獲益匪淺。從尊敬的導(dǎo)師身上，我不僅加深了自己對(duì)通信專(zhuān)業(yè)知識(shí)的理解，更養(yǎng)成了嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的學(xué)習(xí)習(xí)慣，而且學(xué)會(huì)了許多做人的道理。在此我要向我的導(dǎo)師致以最衷心的感謝和深深的敬意。在我的設(shè)計(jì)（論文）撰寫(xiě)過(guò)程中，夏詩(shī)露、趙超越等幾位同學(xué)在我的程序編寫(xiě)和論文撰寫(xiě)過(guò)程中給予了了許多幫助，再次向他們表示我最深的謝意。還要感謝我的父母這么多年對(duì)我的悉心培養(yǎng)以及諄諄教導(dǎo)。還有院領(lǐng)導(dǎo)和系主任等在四年的學(xué)習(xí)生涯中給予我的幫助與關(guān)懷最后，向所有關(guān)心和幫助過(guò)我的領(lǐng)導(dǎo)、老師、同學(xué)和朋友表示由衷的謝意！衷心地感謝在百忙之中評(píng)閱我的設(shè)計(jì)（論文）和參加答辯的各位老師！ 林森2013年6月參考文獻(xiàn)1．鄭侃等. 協(xié)作通信及其在LTEAdvanced中的應(yīng)用[M].人民郵電出版社，.2．張鵬. 無(wú)線協(xié)作通信的策略與協(xié)議研究[D].華中科技大學(xué)，2009.3. 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