【正文】 移動終端只配置 1 到 2 跟天線，為了保證天線數受限的終端用戶也能獲得MIMO 增益，提出了協作 MIMO 的概念。該方法使用帶有一根天線的移動臺，在多用戶環(huán)境中可以共享其他移動用戶的天線，這樣可產生多根虛擬發(fā)射天線，進而得到相應的分集增益，改善移動通信系統(tǒng)的性能。無線協作中繼技術主要包括放大轉發(fā) AF 協議、譯碼轉發(fā) DF 協議和編碼協作 CC 等。這就產生了這樣一個網絡，它可以被認為是一個執(zhí)行分布式多天線的系統(tǒng)，協作節(jié)點為彼此產生了不同信號路徑。新的用戶協作范例是這樣的：通過在節(jié)點上執(zhí)行適當的信號處理算法，多終端能處理從其他節(jié)點偵聽到的傳輸信號，并且通過彼此的中繼信息進行協作。因為中繼節(jié)點常常距源節(jié)點有幾個波長的距離，所以中繼信道與直接信道見的衰落獨立，這就在源和目的端之間引入了一個滿秩 MIMO 信道。 協作通信是一種新的通信方式，通過引入中繼信道，它在用戶和基站之間產生了獨立路徑。 西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文 11 第三章 協作分集原理及分類 協作通信 協作通信可以有效的解決無線通信中低信噪比信號檢測、信號編碼和斷續(xù)的通信問題。協作分集還可以擴大系統(tǒng)容量，提高網絡服務質量，改善系統(tǒng)性能?？紤]到現有的無線通信系統(tǒng)中是由多用戶組成，因而一種新的在移動終端實現分集的思想隨之產生 —— 協作分集。 MIMO 技術對日益增長的無線通信系統(tǒng)容量和系統(tǒng)可靠性提供了解決問題的新途徑。 MIMO 技術已經成為無線通信領域的關鍵技術之一，通過近幾年的持續(xù)發(fā)展， MIMO 技術將越來越多地應用于各種無線通信系統(tǒng)。天線對越多，接收信號的冗余度（分集）就越大，也就是說，收發(fā)器檢測的可靠性將越高。只要其中一個信道足 夠強，接收機就能夠恢復發(fā)射信息。 在具有多于一根收 /發(fā)天線時，在每對發(fā)射和接收天線之間將建立不同的信道。利用 MIMO 信道可以成倍地提高無線信道容量，在不增加帶寬和天線發(fā)送功率的情況下，頻譜利用率可以成倍地提高。 MIMO(MultipleInput MultipleOutput)系統(tǒng)，該技術最早是由 Marconi 于1908 年提出的，它利用多天線來抑制信道衰落。幸運的是，結合空時處理的多天線技術 —— MIMO 技術，提供了解決該問題的新途徑。 隨著無線互聯網多媒體通信的快速發(fā)展，無線通信系統(tǒng)的容量與可靠性亟待提升，常規(guī)單天線收發(fā)通信系統(tǒng)面臨嚴峻挑戰(zhàn)。然而在實際的蜂窩通信系統(tǒng)中，發(fā)射分集只能應用于基站端，以提高下行鏈路的通信質量 ； 而對 上行信道而言，移動終端由于受到體積、功耗、工藝等多方面的限制，在其上安裝多個天線有很大困難，極大地限制了 MIMO(多輸入多輸出 )通信 技術在上行鏈路中的應用。 西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文 9 MIMO 系統(tǒng) 鑒于頻譜資源的寶貴，空間分集技術由于不需要占用額外的時間和頻帶資源，從而成為未來通信發(fā)展的趨勢。它要求在多個不同的頻率上發(fā)送同樣的信息，頻率間隔必須大于信道的相干帶寬，這樣，幾路信號所遭受的衰落就可以認為是不相 關的，從而實現頻率分集。時間分集雖然對設備的數目要求較少，但是它占用時隙資源，增大了開銷，降低了傳輸效率。如果衰落是慢衰落，此時信道的相干時間非常大，那么用于時間分集的時隙間的間隔也就非常大，這樣造成了在接收端的巨大時延。因此，時間分集是在不連續(xù)的時隙上發(fā)送信號完 成分集，這就在很大程度上限制了我們對這種技術的應用。在三種合并方式中，最大比合并的性能最好，但是在實際應用中需要對信道的衰落系數進行估計。常用的合并方式有三種：選擇合并、等增益合并以及最大比合并。其中，時間分集和頻率分集必須使用額外的時間或頻譜資源來引入發(fā)射信號的冗余副本，這將導致頻譜效率的損失，而空間分集則可以避免這一問題。分集技術是利用兩個或更多的不相關信號進行處理，可以通過空域、時域和頻域采集不相關信號來實現分集。分集技術包括時間分集、頻率分集和空間分集等，空間分集又可以根據發(fā)射和接收是否使用多根天線，分為兩類：接收分集和發(fā)射分集。為了對抗這種衰落，人們提出了分集技術。 在無線通信中，由于其傳播的開放性、接收環(huán)境的復雜性和用戶的隨機移動性等特點，信號在傳輸過程中受到各種損耗和衰落的影響，嚴重降低了接收信號的質量。相比其他的通信信道，無線移動通信信道又是最復雜的一種。 第五章結論與展望，對整個論文進行了總結，剖析了其研究內容中存在的問題，并對未來的工作進行了展望。 第三章協作通信，介紹了協作通信的基本思想和 系統(tǒng)模型，對現有的協作分集協議按照不同的方式進行分類，并對各自的工作原理和特點進行簡單的描述。 第一章緒論，主要介紹了本文的研究背景，即協作通信的發(fā)展、功率分配方案的國內外現狀分析，以及本文的主要研究內容和論文結構安排。 文章內容安排 本文主要針對 AF和 DF協作分集系統(tǒng)，對其系統(tǒng)性能進行了詳細地分析，并展開了對協作 分集系統(tǒng)的功率分配問題和中繼節(jié)點位置選擇方法的研究，通過不同功率分配方法的對比分析，給出了確定最佳中繼節(jié)點位置的方法，最后通過仿真結 果驗證結論。目前有關協作通信系統(tǒng)功率分配方法的研究有很多，研究出發(fā)點包括：系統(tǒng)的容量、中斷率、系統(tǒng)誤碼率、生命期、系統(tǒng)開銷和計算復雜度等。如果在中繼系統(tǒng)中采用發(fā)射端和中繼節(jié)點平均分配 功率的方法，實現起來是比較簡單，但是由于系統(tǒng)信道時變性和不同的信道質量的影響，這種方法的應用不能有效地利用系統(tǒng)資源、降低系統(tǒng)開銷。根據可實現性和可控制性的限制，目前的資源分配問題主要集中在對系統(tǒng)功率分配的問題上。同樣經歷分集后，每個用戶的頻譜利用率提高，信道碼速率也隨之提高。簡單地說，協作分集過程可以分為兩步：第一步，源節(jié)點以廣播的方式發(fā)送信號，目的節(jié)點和所有的中繼節(jié)點接收信號，其中中繼節(jié)點對接收的信號進行處理；第二步，中繼節(jié)點向目的節(jié)點發(fā)送信號，源節(jié)點可以不發(fā)送或者重復發(fā)送信息到目的節(jié)點，最后目的節(jié)點通過某種合并方式合并兩步接收到的信號。常見的分集類型有時間分集、頻率分集和空間分集。多徑效應是影響無線通信傳輸速率與質量的重要因素。無線通信環(huán)境下的衰落主要分為大尺度衰落和小尺度衰落。 無線通信系統(tǒng)的性能主要受到無線信道的影響。 1977 年， Van der Meulen 最早提出了無線中繼信道的概念，并證明了中繼技術可以提高頻譜利用率，增強無線通信系統(tǒng)的可靠性。 然而 移動通信中由于傳播的開放性，使信道的傳輸條件比較惡劣，發(fā)送出的已調信號經過惡劣的移動信道后在接收端接收到的信號會產生嚴重的衰落，極大地降低了接收信號的質量，為了提高無線信道中信號的傳輸質量，必須采用對抗衰落的有效措施。 關鍵字 ： 協作分集，功率分配，放大轉發(fā)，譯碼轉發(fā) 西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文 2 ABSTRACT From the widespread use of 3G work to the attempts for building the 4G work, the radio munication technology achieved a rapid development in the past two decades. But no matter 3G work or 4G work, they both need to face the challenge to provide the high speed of data transmission and large number of users simultaneous municate, at the same time guarantee the high quality of munication. In addition, multipath fading has a significant impact on the quality of munication. Multiple Input Multiple Out (MIMO) technology by using multiple antennas to obtain diversity gain in the transmitter and the receiver of the munication link, accordingly against the effect of the multipath fading. However, in actual munication process, due to the limitation of the size, power consumption, cost and other aspects for the mobile terminal, it is not possible to configure multiple antennas. Therefore, the use of MIMO technology has been restricted. In this condition, collaborative munication technology which is a number of adjacent singleantenna users share a antenna with each other to form a virtual MIMO system has emerged. In collaborative munication, the transmission of information is pleted by source node and relay nodes. The source would consume the power when they transmit information, so does the relay nodes. The cost power from source and relay nodes contribute to the access to the diversity gain. Therefore, it is essential to make a optimal allocation for the cost power of the source and relay nodes. The development of the collaborative munication technology promote the extensive researches for the resource allocation problem by people. The current problem for the allocation of resources is mainly concentrated in the distribution of power. With the further research, the start point of scheme for power allocation is from the beginning of the 西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文 3 system capacity, the interrupt rate and life cycle extended to the system overhead, quality indicators of the channel transmission and putational plexity. KEYWORDS: cooperative diversity, power distribution, amplify and forward, decode and forward 西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文 4 第一章 緒 論 研究背景及意義 在通信系統(tǒng)發(fā)展的長河中，從商周時代的烽火臺到今天的 3G通訊，從原來的線話式通信到現在的移動通信，現代通訊技術隨著人類文明的進步而迅速發(fā)展。目前的資源分配主要集中在對功率的分配方面。因此，對信源和中繼節(jié)點之間的功率優(yōu)化分配有著極其重要的現實意義。在這種情況下，協作通信技術應運而生，它是由多個相鄰的單天線用戶通過彼 此共享天線進行協作，形成虛擬系統(tǒng)。多輸入多輸出 (Multiple Input Multiple Output， MIMO)技術通過在通信鏈路的發(fā)送端和接收端使用多根天線獲得分集增益，從而有效地對 抗多徑衰落的影響。它們都面臨著在保證良好通信質量的條件下提供高數據傳輸速率和大量用戶同時通信的挑 戰(zhàn)。 13 周～ 14 周 準備答辯提綱和畢業(yè)論文答辯。 設計 論文 09 周～ 11 周 撰寫論文初稿。 三、主要技術指標 ? 對 MIMO 系統(tǒng)進行了解 ? 對 協作協議 進行分析 ? 詳細分析了功率分配協議 四、進度和要求 03 周～ 04 周 熟悉環(huán)境，查閱資料 05 周～ 06 周 進行總體規(guī)劃，擬定工作計劃和設計方案。目前的資源分配主要集中在對功率的分配方面。 本科畢業(yè)設計論文 題 目 協作通信系統(tǒng)中基于功率分配的 研究