【正文】 ，如果源在階段1發(fā)送成功，則沒有階段2，源將在下一個時隙發(fā)送新的信息。特別是當(dāng)源到目的的信道并不是很差的時候，這是源發(fā)送給目的的數(shù)據(jù)大部分都可以被正確譯碼，中繼的轉(zhuǎn)發(fā)就浪費了。對信道進行平均，則在高信噪比下，譯碼轉(zhuǎn)發(fā)的中斷概率為 ()固定中繼具有易于實施的優(yōu)勢，但是也存在頻譜效率低的劣勢。 中斷概率為 () 高信噪比下的中斷概率為 ()DF協(xié)議(固定譯碼轉(zhuǎn)發(fā)中繼協(xié)議):，但是它有可能向目的端轉(zhuǎn)發(fā)錯誤的信號，這就導(dǎo)致了錯誤傳播，進而降低系統(tǒng)性能。階段2，中繼將處理后的源信號向目的轉(zhuǎn)發(fā)，目的接收到的信號為其中，函數(shù)取決于中繼節(jié)點所采用的處理方式。他們分別被建模成零均值且方差為和的復(fù)高斯隨機變量。 簡化協(xié)作模型 () ()其中，p是源的發(fā)射功率；x是發(fā)送的信息符號；，是加性噪聲。階段1，源發(fā)送信息到目的，同時，中繼也接收到源發(fā)送的信息。多中繼情形將在后面的章節(jié)中進行討論。在半雙工模式下，節(jié)點通過不同的時隙或頻率接收和發(fā)送數(shù)據(jù)，但節(jié)點不能同時接收和發(fā)送數(shù)據(jù)；而在全雙工模式下，節(jié)點可以同時接收和發(fā)送數(shù)據(jù)。第三章 協(xié)作通信中各協(xié)作協(xié)議協(xié)作分集技術(shù)不僅可以克服移動終端配置單天線無法實現(xiàn)空間分集的限制,還可以有效地增大系統(tǒng)容量、擴大無線通信的覆蓋范圍。近幾年無線通信業(yè)務(wù)的激增是前所未有的,為了滿足高速率多媒體通信的需求,不僅要提高數(shù)據(jù)的傳輸速率,還有調(diào)高系統(tǒng)的穩(wěn)定性,而受到廣泛的關(guān)注,使用空間分集技術(shù)的MIMO系統(tǒng)的優(yōu)點已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用。當(dāng)信道的相干帶寬大于傳輸信號的帶寬或信道的多徑時延擴展遠(yuǎn)小于信號周期時，頻率分集又顯得無能為力。頻率分集和時間分集技術(shù)雖然可以對抗無線信道的衰落，提高系統(tǒng)的性能，但并不是在任何情況下，這兩種分集方式都是有效的。 協(xié)作分集技術(shù)之間的比較時間分集與空間分集相比較，優(yōu)點是減少接收天線及相應(yīng)設(shè)備的數(shù)目，缺點是占用時隙資源增大了開銷，降低了傳輸效率。如果發(fā)射頻率的間隔是信道相干寬帶的幾倍以上，這樣就能保證不同頻率的衰落統(tǒng)計特性是互不相關(guān)的，不同傳播環(huán)境的相干帶寬不同。在頻率分集中，使用許多不同的頻率發(fā)射相同的信息。時間分集正是利用這些衰落在統(tǒng)計上互不相關(guān)的特點。這意味著在遠(yuǎn)大于相干時間的獨立時間內(nèi)，兩個符號將經(jīng)歷高度相關(guān)的信道實現(xiàn)，因此可以用來獲得分集。為了克服這個缺點，近年來又生產(chǎn)出定向雙極化天線。這樣就降低了信道衰落的影響，改善了傳輸?shù)目煽啃浴Ｔ诎l(fā)射端采用一副天線發(fā)射，而在接收端采用多幅天線接收。然而,由于不同的協(xié)作協(xié)議具有不同的差錯性能,且側(cè)重點以及適合的場景不同,有必要對各種協(xié)作協(xié)議進行具體的分析研究。通過使用“伙伴”的天線來發(fā)送經(jīng)歷獨立衰落的副本,從而使單天線的移動終端也可以實現(xiàn)空間分集。 為了解決這個問題實現(xiàn)移動終端的發(fā)送分集,產(chǎn)生了一種新的空間分集形式—協(xié)作分集。多輸入多輸出MIMO系統(tǒng)通過發(fā)送端和/或接收端配置的多根天線，可以實現(xiàn)空間分集，并且可以有效地提高系統(tǒng)的頻譜效率和數(shù)據(jù)傳輸速率,已經(jīng)被認(rèn)為是新一代無線通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。為了對抗無線信道的衰落,提高系統(tǒng)的傳輸可靠性,在無線通信系統(tǒng)中廣泛使用分集技術(shù)。無線通信發(fā)展至今,隨著人們對高速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和服務(wù)質(zhì)量的需求不斷提高要求下一代的無線通信系統(tǒng)能夠提供更高的傳輸效率和質(zhì)量更高的無線覆蓋。在通信系統(tǒng)的設(shè)計中，源和目的端之間的單一信號路徑可能出現(xiàn)嚴(yán)重衰落，因此需要通過增加信道編碼部分的糾錯能力、降低傳輸速率、使用更精密的探測器等技術(shù)進行解決。 由于傳播媒介帶來的有害因素，無線通信成為一種極具挑戰(zhàn)性的工作。近幾年，被公認(rèn)為對通信技術(shù)有巨大推動作用的是MIMO技術(shù)。本章主要對空間分集、頻率分集、時間分集這三種典型的分集技術(shù)進行分析。第二章 MIMO技術(shù)以及協(xié)作分集分集技術(shù)提供多個理想獨立的信號路徑，通過在源和目的端提供多個信號路徑可減輕衰落影響的一種技術(shù)。分析在不同的協(xié)作協(xié)議下，通信系統(tǒng)的性能狀況。這些相關(guān)的研究目前仍然處在初級階段，有很多的工作等待開展和討論。第七，協(xié)作通信的推廣和應(yīng)用?，F(xiàn)在的文獻往往只關(guān)注協(xié)作帶來的增益，極少有考慮協(xié)作通信的必要性，似乎協(xié)作在任何場景下都能帶來好處。在一個多用戶的環(huán)境中怎樣劃分各個終端的協(xié)作伙伴，既然是移動終端，當(dāng)它們的相對位置改變時又該如何或者說應(yīng)該隔多久的時間重新劃分一次協(xié)作伙伴這方面雖然已經(jīng)有了一些相關(guān)的解決方案，但選用的網(wǎng)絡(luò)模型相對比較簡單，有待補充和擴展。協(xié)作通信技術(shù)的引入會導(dǎo)致基站的接收復(fù)雜度提升，因此開展關(guān)于協(xié)作方案中的信道估計和先好檢測等方面的研究很有必要。能否將現(xiàn)有研究成果移植到頻率選擇性衰落信道中，頻率選擇性信道中的協(xié)作通信有什么特殊的研究內(nèi)容，這些問題都急待解決。到目前為止，絕大多數(shù)的協(xié)作通信研究工作都假設(shè)信道是平坦衰落的。如果使移動終端根據(jù)上行信道或者協(xié)作伙伴的信道狀態(tài)自適應(yīng)地調(diào)整發(fā)送功率，從而更好地提升性能呢？更進一步，如何在已有基礎(chǔ)的協(xié)作網(wǎng)絡(luò)中進行功率控制，使干擾最小化這些問題仍未有令人滿意的解決方案。 第二，功率分配問題。如果多個協(xié)作者到目的端的時延不同，則協(xié)作者之間的同步問題與協(xié)作者和目的端的同步問題是相互矛盾的。目前大多數(shù)協(xié)作通信的文獻都假定系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)精確同步，即協(xié)作者之間、協(xié)作者和目的端之間都是同步的，但這在實際中是難以做到的。雖然協(xié)作通信的研究已取得很多的突破，但仍有不少問題需要進一步探討和改進，以達到更好的性能。在另外一篇論文所總結(jié)的最近的工作中，Aeron和Saligrama提出了分布式合作方案，該方案帶來了比傳統(tǒng)多跳方案更高的吞吐量。他們所建模型的局限在與不允許網(wǎng)絡(luò)之間的協(xié)作，因此，如果節(jié)點接收到的信號不是自己需要的信號，則將其作為干擾。 近年來一些研究者研究了無線網(wǎng)絡(luò)的容量度量問題。Sendonaris等在文獻[3]提出了用戶協(xié)作分集的概念。放大轉(zhuǎn)發(fā)是個更加簡單的技術(shù)，中繼放大接收到的信號并向目的轉(zhuǎn)發(fā)。譯碼轉(zhuǎn)發(fā)和放大轉(zhuǎn)發(fā)的概念就出自這兩篇文章。通過這些節(jié)點的協(xié)作，增加了系統(tǒng)的分級增益從而獲得了類似MIMO系統(tǒng)中的增益。 協(xié)作通信是一種新的通信方式，它把MIMO通信技術(shù)推廣到更多的應(yīng)用場景中。這就產(chǎn)生了這樣一個網(wǎng)絡(luò)，它可以被認(rèn)為是一個執(zhí)行分布式多天線的系統(tǒng)，協(xié)作節(jié)點為彼此產(chǎn)生了不同信號路徑。新的用戶協(xié)作范例是這樣的：通過在節(jié)點上執(zhí)行適當(dāng)?shù)男盘柼幚硭惴ǎ嘟K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(xié)作。因為中繼節(jié)點常常據(jù)源節(jié)點有幾個波長的距離，所以中繼信道與直接信道間的衰落獨立，這就再源和目的端間引入了一個滿秩MIMO信道。而協(xié)作通信這種新的通信方式，通過引入中繼信道，它在用戶和基站之間產(chǎn)生了獨立路徑。實際中，不是所有用戶都能保證如此高的額傳輸速率，因為它們或者不能在其小型設(shè)備中安裝多天線，或者由于傳播環(huán)境限制不能夠支持MIMO，比如沒有足夠多的散射。然而，只有對滿秩MIMO用戶而言，這些數(shù)據(jù)速率才可以實現(xiàn)。對多數(shù)未來無線系統(tǒng)，如移動超寬帶、長期演進、。語音通信不再是人們需要的額唯一業(yè)務(wù)。未來的無線通信系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)將是無處不在的，能實現(xiàn)任何時間、地點、任何業(yè)務(wù)的任意接入，能提供不同速率的多媒體業(yè)務(wù)。它繼續(xù)采用第二代所采用的行之有效的措施，對擴頻方式中由于擴頻碼性能的不理想帶來的多址干擾、遠(yuǎn)近效應(yīng)等采用了多用戶 檢測、智能天線、發(fā)端分集、空時編碼等；針對數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)要求誤碼率低且實時性要求不高的特點，對數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)此阿勇了性能更優(yōu)良的turbo碼。但社會信息化進程越來越快，僅僅通話已不能滿足人們對信息交流的需要，除語音外，數(shù)據(jù)、圖形、圖像等各種信息都希望能隨時獲取和彼此相通，多媒體服務(wù)就變得越來越有必要。其主要代表有北美的DAMPS、IS95CDMA和歐洲的GSM。第二代移動通信技術(shù)采用了抗干擾性能優(yōu)良的數(shù)字式調(diào)制；GMSK（GSM）、QPSK(IS95)。其主要代表有美國的AMPS、英國的TACS、北歐的NMT等。第一代移動通信系統(tǒng)（1G）以模擬式蜂窩網(wǎng)為主要特征，采用頻分多址（FDMA）模擬調(diào)制方式，實現(xiàn)對網(wǎng)內(nèi)用戶的動態(tài)尋址功能，并以蜂窩式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和頻率規(guī)劃實現(xiàn)載頻復(fù)用，滿足擴大覆蓋范圍和滿足用戶數(shù)量增長的需求。無線通信的發(fā)展?jié)摿Υ笥谟芯€通信的發(fā)展，它不僅僅提供普通的電話業(yè)務(wù)功能，并能提供或即將提供豐富的多種業(yè)務(wù)，滿足用戶的需求，成為20世紀(jì)80年代中期以來發(fā)展最為迅速的通信方式。通過對通信協(xié)議的研究，來選擇最優(yōu)的通信協(xié)議，從而進一步推動了協(xié)作通信技術(shù)的演進與發(fā)展。自適應(yīng)中繼包括選擇中繼和增量中繼技術(shù)。固定中繼具有便于實施的優(yōu)點，但其缺點是低的頻譜效率。協(xié)作通信一般可以分成固定中繼方案和自適應(yīng)中繼方案。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)點的信息處理。該技術(shù)在接收端和發(fā)射端使用多根天線，從而形成多條路徑，通過數(shù)字信號處理技術(shù)對多條路徑傳送的信號進行形成和合并，提高了接收信號的質(zhì)量和數(shù)據(jù)傳送速率。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。本文首先闡述了MIMO的概念以及在協(xié)作通信系統(tǒng)的應(yīng)用；其次，對中繼信道的概念和不同的中繼協(xié)議進行了討論；最后，對本文的重點 ，選擇DF中繼的研究。近年來，人們對協(xié)作通信系統(tǒng)進行了許多研究。它是利用無線信道廣播特性在節(jié)點間相互輔助的一種新的架構(gòu)，可以以一種分布式的方式來進行通信處理，并能夠獲得在MIMO系統(tǒng)所得的相同的優(yōu)勢。一個協(xié)作節(jié)點對于源節(jié)點來說可看做作一個中繼節(jié)點。利用這一觀點。一個無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)從通?？梢员豢醋鲆恍┰噲D相互通信的節(jié)點的集合。五、主要參考書及參考資料[1] ,and diversity in wireless networks:dfficient protocols and outage Transactions on Information Theory,50(12):30623080,December 2004.[2] and spacetime coded protocols for exploiting cooperative diversity in wireless Transactions Information Theory,49(10):24152425,October 2003.[3] ,and cooperation diversity,part I:System Transactions on Communications,51(11):19271938,November 2003.[4] and diversity through Proceedings of the IEEE International Symposiun on Information Theory,July 2002.[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)計論文目 錄摘 要 1Abstract 2第一章 緒論 背景、現(xiàn)狀 4 4 4 6 8第二章 MIMO技術(shù)以及協(xié)作分集 10 MIMO技術(shù)的提出與發(fā)展 10 10 11 11 12 12 協(xié)作分集技術(shù)之間的比較 13 13第三章 協(xié)作通信中各協(xié)作協(xié)議 14 14 15 16 16 17 17 17 17 18 18 20 協(xié)議分析 23第四章 單中繼協(xié)作通信 26 26 DF協(xié)議的誤符號率分析 28 28 SER上界及漸進近似 29 30 AF協(xié)議的SER分析 30 30 31 漸進緊的近似解 31 32 DF與AF協(xié)作增益的比較 32第五章 協(xié)作通信系統(tǒng)中選擇DF中繼協(xié)議研究 34 系統(tǒng)模型和協(xié)議描述 34 37 SER近似 37 一般協(xié)作協(xié)議的SER近似 38 38 39 40第六章 結(jié)束語 42 42 42致謝 44參考文獻 45畢業(yè)論文小結(jié) 46