【正文】 %MaxMin 選擇算法 for n=1:NumOfRelay if(sum(h_S_R_W1(n,:))sum(h_R_D_W1(n,:))) h(n)=sum(h_S_R_W1(n,:))。 end h_S_R_W1=abs(h_S_R_W).^2。 for n=1:NumOfRelay h_S_R_W(n,:)=(randn(1,NumberSymbols)+i*randn(1,NumberSymbols))*sqrt(sigmasquare_S_R(1,n)/2)。 h_S_R_W=zeros(NumOfRelay,NumberSymbols)。 sigmasquare_R_D=sigmasquare(1,3).*ones(1,NumOfRelay)。 %設(shè)置瑞利衰落系數(shù) sigmasquare_S_D=sigmasquare(1,1)。 else山東輕工業(yè)學(xué)院 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）19 BitsTransmit=randint(1,Numsymbols)。the num of bits for QPSK must be multiple of 239。 %初始化誤比特率for k=1:length(SNR) Power=Powertemp(k)。 %設(shè)置參數(shù)SymsErrorRatio=zeros(NumOfRelay,length(SNR))。1 10 1。 %噪聲功率是 1Powertemp=N0.*PN0。 %以分貝表示的信噪比PN0=10.^(SNR/10)。 %中繼個數(shù)Relay_Number=0。)。Numsymbols=input(39。山東輕工業(yè)學(xué)院 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）17 仿真操作步驟打開MATLAB ，在桌面會彈出一個命令窗口（如圖41）圖 41 File|New|Mfile(見圖 42)打開編輯窗口 山東輕工業(yè)學(xué)院 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）18圖 42 以下是主程序：clear all。方案二： 式（42,22,1iiiiii srdisrrdhh????2）也取 （ ） ，即取使 最大的那個中繼作為SD間端到端的最max()bih?1,n?ih佳中繼，將這種方案叫AF協(xié)同通信系統(tǒng)中的平滑方案。而方案三則采用隨機選擇方式。下面給出考慮這兩跳的鏈路質(zhì)量的兩種伙伴選擇算法。在本節(jié)中，各中繼不斷測量SRi和RiD端的瞬時信道狀態(tài)信息，并將此信息反饋給源端，由源端按不同的方案確定最佳的中繼?？傊?，Matlab語言的設(shè)計思想可以說代表了當前計算機高級語言的發(fā)展方向。另外，在調(diào)用繪圖函數(shù)時調(diào)整自變量可繪出不變顏色的點、線、復(fù)線或多重線。因此，不久的將來，它一定能名符其實地成為“萬能演算紙式的”科學(xué)算法語言?！本涂捎糜跀?shù)組間的運算，另外，它不需定義數(shù)組的維數(shù)，并給出矩陣函數(shù)、特殊矩山東輕工業(yè)學(xué)院 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）16陣專門的庫函數(shù)，使之在求解諸如信號處理、建模、系統(tǒng)識別、控制、優(yōu)化等領(lǐng)域的問題時，顯得大為簡捷、高效、方便，這是其它高級語言所不能比擬的。這不僅使 Matlab 的庫函數(shù)功能更豐富，而大大減少了需要的磁盤空間，使得 Matlab 編寫的 M 文件簡單、短小而高效。另外，為了充分利用Fortran、C 等語言的資源，包括用戶已編好的 Fortran，C 語言程序，通過建立 M 文件的形式，混合編程，方便地調(diào)用有關(guān)的 Fortran，C 語言的子程序。高版本的 Matlab 語言有豐富的庫函數(shù)，在進行復(fù)雜的數(shù)學(xué)運算時可以直接調(diào)用，而且 Matlab 的庫函數(shù)同用戶文件在形成上一樣，所以用戶文件也可作為Matlab 的庫函數(shù)來調(diào)用。在運行 M 文件時，如果有錯，計算機屏幕上會給出詳細的出鍺信息，用戶經(jīng)修改后再執(zhí)行，直到正確為止。具體地說，Matlab 運行時，如直接在命令行輸入 Matlab 語句（命令） ，包括調(diào)用 M 文件的語句，每輸入一條語句，就立即對其進行處理，完成編譯、連接和運行的全過程。Matlab 語言與其它語言相比，較好地解決了上述問題，把編輯、編譯、連接和執(zhí)行融為一體。人們用任何一種語言編寫程序和調(diào)試程序一般都要經(jīng)過四個步驟：編輯、編譯、連接以及執(zhí)行和調(diào)試。因此，Matlab 語言也可通俗地稱為演算紙式科學(xué)算法語言由于它編寫簡單，所以編程效率高，易學(xué)易懂。自推出后即風(fēng)行美國，流傳世界。實踐證明，你可在幾十分鐘的時間內(nèi)學(xué)會Matlab的基礎(chǔ)知識，在短短幾個小時的使用中就。不過，Matlab作為一種新的計算機語言，要想運用自如，充分發(fā)揮它的威力，也需先系統(tǒng)地學(xué)習(xí)它。其中包括：一般數(shù)值分析、矩陣運算、數(shù)字信號處理、建模和系統(tǒng)控制和優(yōu)化等應(yīng)用程序，并集應(yīng)用程序和圖形于一便于使用的集成環(huán)境中。為克服上述困難，美國Mathwork公司于1967年推出了“Matrix Laboratory” （縮寫為Matlab）軟件包，并不斷更新和擴充。對多數(shù)科學(xué)工作者而言，同時具備這兩方面技能有一定困難。這些運算一般來說難以用手工精確和快捷地進行，而要借助計算機編制相應(yīng)的程序做近似計算。形式1： 式（31）??2min,isidha?形式2： 式（32）2221i sidsidaa????研究表明，基于即使信道狀況和計時策略的中繼選擇方法不但能獲得一定的協(xié)同增益而且能簡化協(xié)同過程中空時編碼的使用。因為兩跳都對信道的端對端特性有著很大的影響，所以每個中繼都會估計本身是否適合作為被使用的那個，可以利用一個包含兩跳性能的函數(shù)來衡量。在各個中繼可以與源節(jié)點和目的節(jié)點通信但是中繼節(jié)點相互不可見的情況下，中繼將會向目的節(jié)點發(fā)送一個定時器到時的信號，然后由目的節(jié)點向其它各個中繼廣播這個消息。在到時后該中繼會廣播發(fā)送一個短時長的標志包。各個中繼一旦收到CTS包，就會根據(jù)瞬間估計的 ， ，啟動參數(shù)為siaidh的定時器。選擇的過程完全基于無線信道的物理特性。所以機會選擇的過程必須在信道參數(shù)改變之前迅速地完成。從源節(jié)點到中繼i之間的信道參數(shù)為 ， 從中繼i到目sa山東輕工業(yè)學(xué)院 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）13的節(jié)點之間的信道參數(shù)為 。對于動態(tài)的網(wǎng)絡(luò)需要采用基于即時信道狀況和計時策略的中繼選擇方法。[2] 基于即時信道狀況和計時策略的中繼選擇策略然而在實際應(yīng)用中，各個用戶是不斷運動的，所以及時地確定用戶之間的距離是一件很困難的事情。文獻[5]給出了一種選擇中繼的方法。結(jié)合協(xié)同區(qū)域的分析，可以得出：當源節(jié)點和目的節(jié)點的距離已經(jīng)確定時，協(xié)同策略是否奏效由協(xié)同用戶和目的節(jié)點之間的距離決定。如果協(xié)同用戶位于這個圓內(nèi)則可以通過采用協(xié)同的方法獲得增益，反之則不能。 由路徑損失系r r數(shù) ，每比特發(fā)送能量 ，信道編碼碼字和 決定。目前中繼選擇策略主要有：基于協(xié)作區(qū)域的中繼選擇策略和基于即時信道狀況和計時策略的中繼選擇策略。第三章 伙伴選擇算法概述在實際的移動通信系統(tǒng)中，同時存在著很多個可供選擇的協(xié)同用戶。而協(xié)同通信與認知無線電技術(shù)的結(jié)合僅處于起步階段，在國內(nèi)未見相關(guān)文獻發(fā)表，本文將其作為一個研究方向，在第六章中進行了詳細的分析。前面已經(jīng)簡單介紹了協(xié)同通信技術(shù)與編碼、空時編碼的結(jié)合。協(xié)同通信在研究之初，大都假設(shè)源端與中繼端之間等功率分配，這種方式雖然簡單，但眾多研究表明，它顯然不是最優(yōu)的，因而構(gòu)造一種有效的功率分配方案是必要的。因此，選擇合適的運動模型以及考慮移動性對系統(tǒng)性能的影響是極為重要的；（4）無線資源管理問題?，F(xiàn)在協(xié)同通信系統(tǒng)中，中繼端往往是不停運動的，山東輕工業(yè)學(xué)院 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）11例如蜂窩網(wǎng)中的手機用戶。DF 方式會造成誤差累積。因此，選擇合適的“協(xié)同時機”顯得尤為重要；（2）中繼端處理方式帶來的問題。中繼端在轉(zhuǎn)發(fā)信息時需要占用信道，而預(yù)先為中繼端預(yù)留信道是不現(xiàn)實的。[1] 協(xié)同通信中的關(guān)鍵技術(shù)傳統(tǒng)中繼器通常用于深度陰影衰落區(qū)域以提高無線覆蓋，如今，協(xié)同中繼傳輸已演變成為一項具有智能意義的前沿技術(shù)，無線協(xié)同通信系統(tǒng)也不只是簡單的多跳傳輸，而是能夠?qū)崿F(xiàn)泛在高數(shù)據(jù)速率覆蓋和流量的低成本網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架，有區(qū)別于傳統(tǒng)直傳系統(tǒng)的顯著特點和需要解決的問題。例如，整個碼字可以是分組碼，也可以是卷積碼，或者是二者的結(jié)合。2N編碼協(xié)作網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖22 所示。這樣，每個用戶每個周期都發(fā)送 N（ + ）個bit。每個用戶都嘗試對伙伴數(shù)據(jù)進行正1N確譯碼，如果譯碼正確（由CRC 決定） ，在第二幀，用戶將計算并發(fā)送其伙伴的第二部分，包括 個bit。在編碼協(xié)作機制中，每個用戶數(shù)據(jù)發(fā)送周期都分為兩個階段，每個階段稱為一幀。該機制的突出特點是通過信道協(xié)作編碼設(shè)計實現(xiàn)，無須用戶之間的反饋。編碼協(xié)作機制通過兩條獨立的衰落信道發(fā)送每個用戶碼字的不同部分，其基本思想是每個用戶都將增加的冗余信息發(fā)送給其伙伴。總之，該機制還是較簡單的協(xié)作機制，方便分析，對進一步理解后面的協(xié)作通信系統(tǒng)非常有幫助 。在放大轉(zhuǎn)發(fā)機制中，如果用戶間信道系數(shù)已知，就可以進行最優(yōu)譯碼，所以該機制必須進行必要的信道估計和信息交換。該機制由Laneman提出并進行了詳細分析。基站對用戶及其伙伴發(fā)送的數(shù)據(jù)進行合并判決。為了避免上述差錯傳播問題，Laneman 提出了混合譯碼轉(zhuǎn)發(fā)方法，當衰落信道具有較高信噪比（SNR）時，用戶可以對其伙伴數(shù)據(jù)進行譯碼，當信道具有低SNR 時，用戶返回到非協(xié)作模式 。簡言之，當,ija用戶之間信道狀態(tài)較好時，將分配更多協(xié)作功率；反之，當用戶之間信道狀態(tài)不好時，將減小用戶協(xié)作功率。對于第一、二、三時間間隔，其發(fā)送功率可變，根據(jù)上行和用戶信道之間的條件，可以對相關(guān)發(fā)射功率進行優(yōu)化，該方法對信道狀態(tài)具有自適應(yīng)能力。這里表示用戶1 的信號， 表示用戶2 的信號。因子 表示信號??nib ,ija幅度，體現(xiàn)了對各部分的功率分配。每個用戶都具有各自的擴頻碼 和 。Sendonaris在專著中分析了碼分多址（CDMA）系統(tǒng)的譯碼轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)作機制。目前，協(xié)作伙伴的分配也是比較熱的研究課題。用戶伙伴可以通過基站或其他技術(shù)進行指定。 協(xié)同通信中的協(xié)作方式該方法與傳統(tǒng)中繼方法很接近。以上式（21）~（23）中的 （ , ） 表征信道衰落系數(shù)，均為滿足,mkh{}isr?{,}ikrd獨立、循環(huán)對稱復(fù)高斯分布的隨機變量，均值為零，方差為 ，其包絡(luò)2,mk?滿足瑞利（Rayleigh）分布，包絡(luò)平方 滿足參數(shù)為 的指數(shù)分布。,irdh最后目的端利用直接與轉(zhuǎn)發(fā) n＋1 條路徑得來的信息進行接收合并。,sZ,ir0N山東輕工業(yè)學(xué)院 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）8圖 21： 具有 n 個并聯(lián)中繼的信道模型第二階段， n 個中繼端分別將接收到的源端信號放大后轉(zhuǎn)發(fā)給目的端，則目的端接收到的第 i 個中繼端的信號為： 式 (23), , ,()=ii iiii iisrsrsrrddddZyhyZhx??????????式中，放大倍數(shù) ， 是第 i 個中繼相關(guān)兩信道的等效噪聲。假設(shè)總的發(fā)送功率為 P， 與 （ ）分sir1,n??別表示源端與第 i 個中繼端的發(fā)送功率，滿足 。 協(xié)同通信系統(tǒng)模型圖 21 給出了由一個源端 S， n 個中繼端 R 與一個目的端 D 組成的并聯(lián)中繼模型，中繼端利用 AF 方式轉(zhuǎn)發(fā)源端信息。當然,還有更多大學(xué)的教授學(xué)者在協(xié)同通信技術(shù)方面做出了卓越貢獻,如麻省理工大學(xué)的 J N Laneman 博士、美國 Polytechnic University 的 E Erkip 副教授、英國倫敦大學(xué) King 學(xué)院的 M Dohler 副教授、美國德州大學(xué)多媒體通信實驗室的 T E Hunter 博士和明尼蘇達州大學(xué)的 M O Hasna 博士等。2022 年,Springer 也出版了由眾多學(xué)者合作的關(guān)于協(xié)同通信技術(shù)的專著。2022 年 1月 1日,歐盟在第六個框架程序中啟動了 WINNER項目,其目的是研究一個無處不在的無線系統(tǒng),在性能、效率和覆蓋靈活性上更加優(yōu)于目前的系統(tǒng),項目中也包含了基于中繼的概念。 　　(1)國際上,許多相關(guān)課題已經(jīng)或正在展開。與此同時,目的節(jié)點不僅接收來自源節(jié)點直接發(fā)送的信號,同時還接收來自中繼節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)的信號,并根據(jù)無線鏈路傳輸狀況和信號質(zhì)量,選取不同的合并方式進行處理,從而最大限度地利用有效信息,獲得分集增益并有效地提高數(shù)據(jù)傳輸速率。這種傳輸方式融合了分集技術(shù)與中繼傳輸?shù)募夹g(shù)優(yōu)勢,形成了分布式的虛擬 MIMO系統(tǒng),克服了相干距離等的限制,在不增加天線數(shù)目的基礎(chǔ)上,在傳統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)中可獲得與多天線及多跳傳輸情況下相近的傳輸增益。因此,協(xié)同通信技術(shù)研究的側(cè)重點有所不同。首先,協(xié)同通信技術(shù)應(yīng)用于衰落信道中,主要目的是對抗多徑衰落,而