【文章內(nèi)容簡介】 關(guān)。因此在目的端進行合并時的過程由下面的程序?qū)崿F(xiàn)：首先輸入的參數(shù)有一下幾個：中繼放大系數(shù)、信道系數(shù)、信號功率、噪聲功率、需要合并的兩路信號；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。 最后返回合并信號對于實際的BER，通過統(tǒng)計蒙特卡羅的誤碼數(shù)，與全部比特數(shù)目相除得到。而對于理論BER，通過調(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 計算系統(tǒng)的誤碼率 AF仿真過程的實現(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)點處，對接收到的來自源節(jié)點的信號s_r放大，并向目的節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)，其函數(shù)實現(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)通過輸入S和R之間的信道衰落系數(shù)、信號與噪聲的功率和需要轉(zhuǎn)發(fā)的信號s_r等參數(shù)，實現(xiàn)中繼的放大轉(zhuǎn)發(fā)過程，返回值為：經(jīng)放大處理后的信號，它將被發(fā)送到目的節(jié)點；以及放大系數(shù)β，以供目的節(jié)點MRC使用。 DF仿真過程的實現(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，需要對接收到的來自源節(jié)點的信號s_r進行解調(diào)、譯碼、校驗、編碼、調(diào)制等操作，之后再向目的節(jié)點進行發(fā)送。為了使程序簡化，程序中省略了信道編碼的過程，中繼時采用與源節(jié)點相同的調(diào)制方式，并假定中繼節(jié)點能正確解碼，強制校驗標志tx_coop為1。所以，實際上，在仿真中，DF中繼節(jié)點所需做的事情就和同源節(jié)點一樣，僅僅是將原始信息BPSK調(diào)制后發(fā)送。為體現(xiàn)DF協(xié)議的過程，其函數(shù)實現(xiàn)編寫為：function signal_DF = DF(M, signal_x)；signal_DF = modulate((M), signal_x)。函數(shù)通過輸入源節(jié)點PSK調(diào)制的進制數(shù)M（以提高程序的通用性）、需要中繼的信號s_r和原始比特流x（虛設(shè)置，用于校驗是否正確解碼，本次仿真中假定解碼正確），實現(xiàn)中繼的DF過程，返回值為重新調(diào)制之后的信號，它將被發(fā)送到目的節(jié)點。 主程序中的幾個重要計算函數(shù)（1）直連的誤比特數(shù)計算 y_SD=demodulate((M),H_sd39。*y_Sd)。 err_num_SD = err_num_SD + Act_ber(x,y_SD)。 （2）AF的誤比特數(shù)計算[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誤比特數(shù)計算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的實際誤碼率曲線和理論誤碼率曲線圖，、DF的實際與理論誤碼率比較圖。、DF解碼存在錯誤的情況下的直連系統(tǒng)與AF、DF的實際的誤碼率曲線。 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，在信噪比達到一定數(shù)值之后后，這種優(yōu)勢卻將不再那么明顯。 、DF（解碼正確）的實際誤碼率曲線 、DF的理論誤碼率曲線 AF、DF的實際與理論誤碼率比較同時可以看出，DF中繼能要略優(yōu)于AF中繼。這是因為AF將噪聲也同樣放大轉(zhuǎn)發(fā)，而DF中繼只是對源發(fā)送的信號進行了校驗、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)點與中繼節(jié)點之間的信道條件不是特別好的時候，轉(zhuǎn)發(fā)的大部分都是噪聲，這樣反而會降低系統(tǒng)的性能。這種情況，在多次運行程序的時候，偶爾會出現(xiàn)。 非協(xié)作系統(tǒng)與AF、DF（解碼錯誤）的實際誤碼率曲線然而，這并不能說明在系統(tǒng)中采用DF中繼就一定會比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，中繼節(jié)點會有很大的可能性譯碼錯誤，從而導(dǎo)致了協(xié)作的失敗，或者是“錯上加錯”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)”（為簡化程序，省略信道編碼過程）的仿真時，DF并沒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)（傳輸過程中所能提供的最大的同一信號獨立副本的數(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)的實用化提供了一個新的思路。因而尋找一種有效地協(xié)作算法始終是研究的熱點。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)計中，出現(xiàn)了以下的一些問題1. 程序仿真的結(jié)果圖曲線不夠平滑，實際BER曲線出現(xiàn)斷點,， 斷點幾乎全部出現(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)過少，后來將迭代次數(shù)改為100后得到了顯著的改善 迭代次數(shù)過少時的仿真結(jié)果圖2. AF或DF的理論BER無法畫圖顯示。而DF出現(xiàn)的情況稍微多一點，通過disp（）觀察數(shù)值時，可知：theo_ber_AF= *Columns 1 through 10 ……這應(yīng)該是由于BER數(shù)值過小趨于零，而無法在圖中顯示。導(dǎo)致這種情況的原因可能是瑞利信道模型不夠合理。 錯誤的不顯示DF曲線的結(jié)果圖3. 非協(xié)作系統(tǒng)的實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算直連接收到的信號時，應(yīng)該是POW而不是與前面AF、DF計算時所采用的POW_DIV，POW是POW_DIV的兩倍，通過重新定義一個信號YSd并使其收到的信號功率為POW從而得到了解決。此外，對于協(xié)作通信中功率分配問題：協(xié)作與非協(xié)作的信號功率是否一樣？根據(jù)已有文獻，采用功率歸一化處理，保證目的節(jié)點信號強度為一，仿真為：非協(xié)作時S以功率1發(fā)送給D，協(xié)作時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”中提到的和表達式里的信號功率其含義和數(shù)值意義應(yīng)該不同，并且也不同于非協(xié)作時的信號功率。關(guān)于功率分配問題，有待進一步思考學(xué)習(xí)。本次畢業(yè)設(shè)計不僅加深了我對協(xié)作通信的了解，還讓我熟練的掌握了MATLAB仿真的使用技巧，對無線通信的未來發(fā)展趨勢有了一定的認識，對AF、DF等協(xié)作策略的優(yōu)劣有了一定的認知，并且對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，希望以后有機會對這一課題進行進一步的探討。致謝本次畢業(yè)設(shè)計的指導(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)計的工作中無不傾注著導(dǎo)師的諄辛勤汗水。導(dǎo)師的嚴謹治學(xué)的態(tài)度，淵博的知識和循循善誘的教學(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通信專業(yè)知識的理解，更養(yǎng)成了嚴謹認真的學(xué)習(xí)習(xí)慣，而且學(xué)會了許多做人的道理。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（論文）撰寫過程中，夏詩露、趙超越等幾位同學(xué)在我的程序編寫和論文撰寫過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閱我的設(shè)計（論文）和參加答辯的各位老師！ 林森2013年6月參考文獻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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