【正文】 定理 采用 MPSK 或者 MQAM 調(diào)制的 DF 協(xié)作系統(tǒng)的 SER 上界為 ? ? 2021S MNP M??? ? ? ? ?? ?? ?? ?221 , 2 , 02 2 20 1 , 0 1 , 0 2 ,1 2 1s r r ds d s r r dM b P M b P M NN b P N b P N b P??? ? ?? ? ? ?? ? ? () 其中，對 MPSK 信號， PSKbb? ,對于 MQAM 信號 /2QAMbb? 。然后，提供一個 SER 上界及近似解來解釋該系統(tǒng)的漸進(jìn)行性能，其近似解在高 SNR 時很接近實(shí)際性能。,rdn 是零均值的復(fù)高斯隨機(jī)變量，方差為 22,021 , 01rdsrPh NP h N???????? () 在 DF 和 AF 協(xié)作協(xié)議中，假設(shè)接收端知道信道系數(shù) ,sdh ， ,srh 和 ,rdh 和 發(fā)射端位置。 實(shí)際中，我們在中繼處應(yīng)用一個 SNR 門限。此時目的端在階段 2 接收到的信號可以建模為 , 2 , ,r d r d r dy P h x ??? () 其中，若中繼譯碼正確則 21PP? ，否則 2 0P? 。式 () 和式 ()中， ,sdn ， ,srh 分別是源到目的源和源到中繼 的信道系數(shù)。因?yàn)閮蓚€用戶的對稱性，我們只考慮用戶 1 的性能。本章我們主要考慮兩個用戶的協(xié)作方案。 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 26 第四章 單中繼協(xié)作通信 本章考慮無線網(wǎng)絡(luò)中單中繼的協(xié)作通信。故為完成該階段所需 要的信道利用數(shù)位 ? ? 212/ bCQ K M ?。 類此與階段 1，各簇采用 9TDMA 方案去并行工作。因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)中有 n 個節(jié)點(diǎn)，階段 2 所需要的最大信道利用數(shù)為 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 25 2T nC?? () 階段 3 的分析 該階段，每個節(jié)點(diǎn)將自己在階段 2 接收到的觀察值 發(fā)送給目的節(jié)點(diǎn)。這個碼字的平均功率限制是 ,Pr /sdM? ，其中 ,sdr 是源簇與目的簇的中心距離。 同時，目的簇的所有 M 個節(jié)點(diǎn)協(xié)助接收所發(fā)送的信息。因?yàn)椴捎昧?MIMO 傳輸，所以，吞吐量與最小發(fā)射和接收天線個數(shù)呈線性關(guān)系。這個總吞吐量能夠以高 于 ? ?11 exp cM??的概率達(dá)到。當(dāng)目的節(jié)點(diǎn)與源節(jié)點(diǎn)在同一個簇內(nèi)例外。 v 圖 階段 2 的遠(yuǎn)程 MIMO 傳輸?shù)拿枋? 階段 3：協(xié)作譯碼 前一階段，每 個觀察值都被量化成 Q 個比特。平均發(fā)射功率上限為 ,Pr /sdM? ，其中 ,sdr 是源簇及目的簇的中心間距。 因此，在極限情況下，我們發(fā)送 LM 個比特塊需要 2M 次會話。源如何將這 M 塊分發(fā)給簇內(nèi)的其他節(jié)點(diǎn)依賴于目的和源的相對距離。 階段 1：建立發(fā)送協(xié)作 在這個階段，每個節(jié)點(diǎn)獎信息發(fā)布給本簇的其他節(jié)點(diǎn)，如圖 所示，源節(jié)點(diǎn) 1s 將自己的比特發(fā)送給本簇的鄰居節(jié)點(diǎn)。節(jié)點(diǎn) s 首先將自己的比特發(fā)送給本簇里的其他 M1 個節(jié)點(diǎn)。這是因?yàn)榉?離的簇可以并行工作。話說，如果存在一個方案能夠得到線性容量度量，那么該方案是最優(yōu)的。最近已有證明顯示，多跳傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)容量上界如下所示： ? ? ? ?n O n? () 這意味著每條鏈路的流量可以測量為 ? ? 1R n O n??? ???? () 因此每個節(jié)點(diǎn)的吞吐量隨著節(jié)點(diǎn)密度的增大而減少。因?yàn)槿魏喂?jié)點(diǎn)的小的位移不會對間距產(chǎn)生大的影響，因此假設(shè)固定是合理的。假設(shè)相移 ik? 是平穩(wěn)的和各態(tài)歷經(jīng)性的，且各個節(jié)點(diǎn)的相移是互相獨(dú)立的。這些源和目的隨即配對，并且該配對在整個通信過程中保持不變。一個評估通信方案效率的好的標(biāo)準(zhǔn)時：隨著網(wǎng)絡(luò)中用戶密度的增大，如何對網(wǎng)絡(luò)容量進(jìn)行衡量。反之，如果源在階段 1 發(fā)送 失敗，中繼可以使用任何一種固定中繼協(xié)議來轉(zhuǎn)發(fā)源在階段 1 的信息。 這是因?yàn)橛幸话氲男诺蕾Y源分配 給中繼進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，這就降低了整個信道的速率。 固定協(xié)作策略 在固定中繼中 ,源到中繼的信道資源以固定的方式劃分 .最常用的技術(shù)是固定AF 中繼和固定 DF 中繼 . 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 16 固定放大轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議 AF 協(xié)議 (固定放大轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議 ):當(dāng)采用此協(xié)議時 ,中繼量化將接收到的信號放大后轉(zhuǎn)發(fā)給目的。在式 ()和式 ()中 ， ,sdn ， ,srh 分別是源到目的源和源到中繼 的信道系數(shù)。通常一個中繼策略可以被建模成啷個正交的階段，或者通過 TDMA，或者通過 FDMA，以避免兩階段之間產(chǎn)生干擾。在實(shí)際的協(xié)作通信系統(tǒng)中，工作在半雙工模式下 節(jié)點(diǎn)相對于公仔全雙工模式下的節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)更簡單，相應(yīng)的協(xié)作協(xié)議實(shí)現(xiàn)更容易，復(fù)雜度也比較低，但全雙工通信 系統(tǒng)比半雙工通信系統(tǒng)有更大的系統(tǒng)容量。 協(xié)作通信的產(chǎn)生 ,它把 MIMO通信技術(shù)推廣到更多的應(yīng)用場景中 .在這種新的通信方式中 ,分散在無線網(wǎng)絡(luò)中的終端可以看做分布式天線 .通過這些節(jié)點(diǎn)的協(xié)作 ,增加了系統(tǒng)的分集增益從而獲得了類似 MIMO 系統(tǒng)中的增益 。如對于時延敏感的慢衰落系統(tǒng)，時間交織會引入較大的信號處理時延，所以對時延敏感的業(yè)務(wù)不適合采用時間分集。當(dāng)信道的相干帶寬較小時，頻率分集效果明顯。 頻率分集 類似于時間分集，在那些 可用帶寬超過相干帶寬的寬帶系統(tǒng)中個，通過使用被分割為可用帶寬，而且在信道帶寬一致性基礎(chǔ)上相互分開的信道可以實(shí)現(xiàn)頻率分集。 時間分集 信道想干時間等于或者超過幾個符號傳輸時間的通信環(huán)境相當(dāng)普遍。接收端天線之間的距離 d ， 以保證接收天線輸出信號的衰落特性是相互獨(dú)立的，也就是說，當(dāng)某一幅接收天線的輸出信號很低西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 12 時，其它接收天線的輸出則不一定在這同一時刻也出現(xiàn)幅度低的現(xiàn)象，經(jīng)相應(yīng)的合并電路從中選出信號幅度較大、信噪比最佳的一路，得到一個總的接收天線輸出信號。 對于協(xié)作“伙伴”之間如何相互處理自己和“伙伴”的信息問題 ,需要設(shè)計(jì)具體的協(xié)作 協(xié)議 ,以盡可能地利用有用信息 ,消除干擾 ,在處理復(fù)雜度較低的情況下有效提高 系統(tǒng)的可靠性。然而令人遺憾的是 ,在實(shí)際 無線通信系統(tǒng)中 ,通常只在基站端配置多根天線 ,而對于移動終端 ,由于體積、重量以及功耗等方面的限制 ,在其上配置多 根天線難以實(shí)現(xiàn)。然而 無線信道固有的衰落特性會導(dǎo)致信號 傳輸質(zhì)量嚴(yán)重下降。無線衰落信 道所呈現(xiàn)的挑戰(zhàn)隨著時間的推移不斷發(fā)生變化。 MIMO 技術(shù)的提出與發(fā)展 無線通信 已經(jīng)經(jīng)歷了飛速的發(fā)展演進(jìn)，其發(fā)展離不開眾多基礎(chǔ)技術(shù)。 ,主要研究選擇 DF 中繼協(xié)議 。 本論文所做的工作 本文主要研究協(xié)作通信系統(tǒng)中選擇 DF 中繼協(xié)議。事實(shí)上，無論什么技術(shù)都有它難以克服的缺陷，只有使用得當(dāng)才能充分發(fā)揮其積極作用。 第五，伙伴選擇問題。然而，在實(shí)際的通信系統(tǒng)中，特別是對于搞數(shù) 據(jù)率和高移動性的通信系統(tǒng)，信道是頻率選擇性衰落的?，F(xiàn)在的研究大多數(shù)采用等功率分配法，認(rèn)為各個移動終端有著相同的發(fā)射功率。與有線同步網(wǎng)絡(luò)不通，協(xié)作通信中同一信息是由多個協(xié)作者發(fā)往目的端的。 任何一種新技術(shù)的出現(xiàn)，必然會帶來一些新的問題，協(xié)作通信業(yè)不例外。 Gupta 和 Kumar 的原創(chuàng)工作激發(fā)了很多人對這個問題的思考。這種技術(shù)下，盡管噪聲隨著信號一起被放大，但仍然能夠從來自空間獨(dú)立的兩個信道的信號中獲得空間分集。 在文獻(xiàn) [1]和 [2]中， Laneman 等提出了不同的協(xié)作分集協(xié)議并分析了他們的中斷性能。 因此，對于網(wǎng)絡(luò)中所有用戶都產(chǎn)生高數(shù)據(jù)速率的第四代無線系統(tǒng)而言，協(xié)作通信是一種新的手段，它將會成為第五代無線網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)。在協(xié)作通信方案中，對于接收到由其他發(fā)射節(jié)點(diǎn)輻射出的有用能量的節(jié)點(diǎn)會有一些先驗(yàn)的限制。 為了克 服上述在未來無線網(wǎng)絡(luò)中 MIMO 增益實(shí)現(xiàn)的限制，我們必須考慮在傳統(tǒng)點(diǎn)對點(diǎn)通信之上的新技術(shù)。例如，在未來幾年即將開發(fā)的第四代無線通信網(wǎng)絡(luò)中，如移動寬帶無線多址，在下行鏈路長可以達(dá)到 260Mbps 的峰值數(shù)據(jù)速率。近幾年無線通信業(yè)務(wù)的激增是前所唯有的。 第三代無線通信系統(tǒng)以多媒體業(yè)務(wù)為主要特征，支持速率 100Mb/s 的多媒體寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，在系統(tǒng)適配信道與用戶二重動態(tài)特性的基礎(chǔ)上又引入了業(yè)務(wù)的動態(tài)性。采用性能優(yōu)良的抗干擾糾錯編碼卷積碼；卷積碼、級聯(lián)碼；采用功率控制技術(shù)抵抗慢衰落和遠(yuǎn)近效應(yīng)；此阿勇自適應(yīng)均衡和 RAKE接收抗頻率選擇性衰落與多徑干擾；采用信道交織嗎、編碼，如采用幀間交織方式或塊交織方式抗時間選擇性衰落；采用空間或極化分集抗空間選擇性衰落。在信道動態(tài)特性匹配上，適當(dāng)采用了性能較好的模擬調(diào)頻方式，并利用基站二重空間分集方式抵抗空間選擇性衰落。 背景 隨著社會的進(jìn)步、經(jīng)濟(jì)和科技的發(fā)展，特別是計(jì)算機(jī)、程控交換、數(shù)字通信的發(fā)展，近些年來，移動通信系統(tǒng)以其顯著的特點(diǎn)和優(yōu)越性能得以迅猛發(fā)展，應(yīng)用在社會的各個方面。為了克服這一問題，可以采用自適應(yīng)中繼協(xié)議以提高有效性。不同的處理方案導(dǎo)致了不同的協(xié)作通信協(xié)議。近幾年來，被認(rèn)為對通信技術(shù)有巨大推動作用的是 MIMO 技術(shù)。本文主要研究協(xié)作通信系統(tǒng)中選擇 DF 中繼協(xié)議。因?yàn)橐陨系脑颍?協(xié)作通信可以在從在源與目的節(jié)點(diǎn)之間產(chǎn)生類似 MIMO 信道的獨(dú)立傳輸鏈路。但是，從一個角度而言，因?yàn)闊o線信道廣播特性的存在，我們可以將這些節(jié)點(diǎn)視為無線系統(tǒng)中一些分布式天線的集合。 第 13 周：準(zhǔn)備論文答辯。 四、進(jìn)度和要求 第 12 周 :查閱資料 ,整理讀書筆記。本文主要研究協(xié)作通信系統(tǒng)中選擇DF 中繼協(xié)議，分析在不同的協(xié)作協(xié)議下，通信系統(tǒng)的性能狀況。協(xié)作通信過程中一個很關(guān)鍵的方面就是對來自中繼的源節(jié)點(diǎn)的信息處理。它的發(fā)展離不開眾多基礎(chǔ)技術(shù)，如集成電路、能量存儲以及天線技術(shù)的發(fā)展。近幾年來，被認(rèn)為對通信技術(shù)有巨大推動作用的是 MIMO 技術(shù)。不同的處理方案導(dǎo)致了不同的協(xié)作通信協(xié)議。 三、主要技術(shù)指標(biāo) MIMO 的基礎(chǔ)知識 。 第 36 周：根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求，了解設(shè)計(jì)內(nèi)容，獨(dú)立撰寫開題報告。 五、主要參考書及參考資料 [1] ,and diversity in wireless works:dfficient protocols and outage Transactions on Information Theory,50(12):30623080,December 20xx. [2] and spacetime coded protocols for exploiting cooperative diversity in wireless Transactions Information Theory,49(10):24152425,October 20xx. [3] ,and cooperation diversity,part I:System Transactions on Communications,51(11):19271938,November 20xx. [4] and diversity through Proceedings of the IEEE International Symposiun on Information Theory,July 20xx. [5]［ 美 ］ ，［ 埃及 ］ Ahmed ，［中］ Weifeng Su ，［阿根廷］ Andres Kwasinski 著，任品毅譯 協(xié)作通信及網(wǎng)絡(luò) [M] 電子工業(yè)出版社 學(xué)生 ___________ 指導(dǎo)教師 ___________ 系主任 ___________ 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 目 錄 摘 要 .............................................................. 1 Abstract............................................................ 2 第一章 緒論 ......................................................... 4 協(xié)作通信系統(tǒng)中選擇 DF 中繼協(xié)議的意義、背景、現(xiàn)狀 ............... 4 意義 ....................................................... 4 背景 ....................................................... 4 現(xiàn)狀 ....................................................... 6 本論文所做的工作 ...........................