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1、 本科毕业设计论文题 目 协作通信系统中的选择AF中继协议研究专业名称 通信工程 学生 XXX 指导教师 毕业时间 2012.7 目 录摘要IABSTRACTII第一章绪论11.1 研究背景及意义11.2 论文结构3第二章无线通信的基本介绍42.1 无线通信的定义42.2 无线通信的发展前景和趋势42.2.1 发展前景42.2.2 发展趋势82.3无线信道92.3.1 无线信道定义92.3.2 影响无线信道的因素102.3.3 无线信道的分集112.4MIMO系统的产生及其应运152.4.1 MIMO的产生152.4.2 MIMO的应用162.5协作分集172.5.1 协作分集的产生和发展趋势
2、172.5.2 协作分集的优点182.5.3 协作分集面临的问题19第三章 协作通信的应用与协议203.1 协作通信的应用203.2协作通信的协议21第四章选择AF中继协议研究244.1 中继信道及协议244.1.1 中继信道的概念244.1.2 中继信道的原理244.1.3 中继协议存在的问题及解决的方法244.2 协作策略254.3 中继选择协作通信方法研究284.3.1 系统模型284.3.2 最优中继选择协作通信方法314.4 利用MGF方法的SER分析324.5 调和平均的简单MGF表达33第5章 总结与展望375.1 本文工作总结375.2 未来工作展望37参考文献39致40毕业设
3、计小结41摘要在无线通信网络中，由于用户终端受体积、功率等各种条件的约束，给多天线技术的实施带来了困难。协作分集技术作为一种虚拟多天线技术，可以通过中继节点的协作，对传输的信息进行转发处理，以使网络用户的能耗显著降低，保证终端的数据接收，优化网络性能。协作分集技术已经成为当前无线通信领域的一个新的研究热点。 对于协作传输系统中的中继选择问题，Laneman和Wornell首先提出了在两跳多分支(Two-Hop Multiple Channels)的协作网络中，利用所有可获得的中继节点进行数据转发，即“全中继协作”(APR)方案。由于APR方案需要利用所有可获得的信道，因而在多中继场景下，APR
4、方案的频谱效率较低。中继选择(RS)方案克服了低频谱效率的问题，大致可分为单中继选择(SRS)方案和多中继选择(MRS)方案。在SRS中，文献选择端到端SNR最大的中继节点，从而带来全分集增益(Full diversity gain)。文献提出了最优最差信道的中继选择(Best Worse Channel)方案，也实现了全分集。在MRS中，文献提出在功率限制下，基于最大接收SNR的RS方案。文献提出在总能量受限的情况下选择中继节点，从而差错概率最小。 通过协作通信中选择AF中继协议研究。考虑AF协作通信系统的SER性能。首先，为两个独立的指数随机变量的调和平均值推导了一个简单的闭式MGF表达。
5、然后，基于这个简单的MGF表达，得到了采用M-PSK和M-QAM调制的AF协议系统的闭式SER表达式。次之，提出了SER近似解来显示系统的渐进性能，这个近似解在高信噪比下是紧的。最后，基于紧的近似，能够为AF协作系统确定最优功率分配。关键词：协作通信，中继选择， 放大转发，协作分集 ABSTRACTTo the implementation of multi-antenna technology in wireless communication network, the user terminal by the constraints of size, power and other con
6、ditions difficult. Cooperative Diversity as a virtual multi-antenna technology, through the collaboration of the relay node, the transmission of information to be forwarded to significantly reduce the energy consumption of network users, to ensure that the terminal data reception and optimize networ
7、k performance. Cooperative Diversity has become a new hotspot in the field of wireless communications.For relay selection in cooperative transmission system, Laneman and Wornell first proposed in the collaborative network of two-hop multi-branch (Two-hop Multiple Channels), the use of all available
8、relay nodes to forward data, namely, allfollowing the collaboration (APR) program. APR programs need to use all available channels, and thus multi-relay scenario, the lower the spectral efficiency of the APR program. Relay selection (RS) scheme to overcome the problem of low spectral efficiency, can
9、 be divided into single-relay selection scheme (SRS) and the multi-relay selection scheme (MRS). In the SRS, the literature to select the maximum end-to-end SNR of the relay node, in order to bring the full diversity gain (Full diversity gain). Proposed in the literature of optimal worst-case channe
10、l relay selection (the Best Worse Channel) program to achieve full diversity. In MRS, the literature on the power constraints, based on the maximum received SNR (SNR) of the RS program. The literature selected in the case of total energy-constrained relay node, the minimum error probability.Select t
11、he AF relay protocol for collaborative communications. Consider the SER performance of the AF cooperative communication system. First, a simple closed MGF expression is derived for the harmonic mean of two independent exponential random variables. Then, based on this simple MGF expression, has been
12、closed SER expression for the AF protocol system using the M-PSK and M-QAM modulation. Followed by the SER to display the approximate solution of the progressive performance of the system, the approximate solution is tight at high SNR. Finally, based on a tight approximation to determine the optimal
13、 power allocation for AF collaboration systems.KEY WORDS：cooperative ，relay selection ,amplify and forward , cooperative diversity 第一章 绪论1.1研究背景及意义随着高速无线通信应用需求的增长，未来无线通信网络被要求能够提供更高数据速率和更可靠的业务。为了实现这一目标，人们已经进行了大量的研究，提出了多种能够扩大信道容量、改善通信质量的新技术，包括编码技术、调制技术、信号检测技术、复用技术及各种分集技术，其中分集技术尤为重要，这是由无线信道的衰落特性决定的。在无线
14、通信系统中，无线信道的衰落特性是制约无线通信提高信号质量和传输速度的主要原因。分集技术通过发射或接收多个经历独立衰落的信号样本可以有效对抗无线信道中的衰落。无线通信系统中存在三类不同层次的衰落，分别是路径损耗、阴影衰落和多径衰落。路径损耗是指电磁波在空问传输所产生的损耗和弥散，它属于大尺度衰落。路径损耗在有线通信中也存在，但比无线空间中的损耗要小一些。路径损耗的大小依赖于传输距离，在能量受限的系统中，中继传输是解决路径损耗的一个很好方法，通过在发射机和接收机之间放置一个或多个中继节点来帮助传输，可以保证通信的可靠性并节约系统的功率消耗。在多用户网络中，中继传输也可以通过用户之间的相互协作来实现
15、。阴影衰落是指无线电波在传播路径上遇到起伏地形、建筑物、植被等障碍物的阻挡而引起的衰落，它反映中等围接收信号电平平均值起伏变化的趋势，其变化速率比信息速率慢，故又称为慢衰落。在蜂窝系统中，阴影衰落可以通过采用宏分集技术和功率控制来改善。多径衰落是电波在传输过程中受各种物体的反射和散射而产生的多个经过不同路径到达接收机的信号通过矢量叠加后合成的时变信号在时间、空间和频率上的迅速波动。由于多径衰落变化速度快，因而对系统的影响最大且最难克服。根据多径衰落产生的不同条件，它分为频率选择性衰落、时间选择性衰落和空间选择性衰落，它们分别可以通过频率分集、时间分集和空问分集来克服。在实际无线信道中这三种选择性衰落往往同时存在，因而需要采用多种分集技术。空间分集技术由于不需要额外占用时间和带宽资源，并且可以方便地与其它分集方式相结合，因而更具吸引力。近年来提
