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1、摘要毕业论文协作通信的中继选择算法研究摘要近年来，新兴的多输入多输出(Multiple Input Multiple Output, MIMO)技术为改善通信系统性能、提高小区边缘用户的吞吐量和传输可靠性提供了一条有效的解决途径。协作通信技术则充分利用了无线电波的全向传播特性，使无线网络中的节点相互协作形成了虚拟的天线阵列来获得传统 MIMO 技术可以得到的空间分集增益。作为一种新型的 MIMO 通信模式，中继节点选择技术是其关键技术之一，决定了协作是否能够带来性能增益。文章简要概述了协作通信的相关技术，依据不同分类对中继节点选择算法进行分类介绍，并且对近年来典型的中继节点选择算法进行分析和比
2、较。得出结论：只有根据系统需求合理地选择、配置中继节点才能更好地优化协同通信的性能。关键词：关键词：MIMO 协作通信协作分集中继选择协作通信协作分集中继选择AbstractAbstractIn recent years, the emerging MIMO (Multiple Input Multiple Output) technology provides an effective solution to improve communication system performance, improve the throughput and transmission reliabilit
3、y of the users on the edge of the cell. Cooperative communication technology takes full advantage of radio waves propagation characteristics to make nodes in the wireless network form a virtual antenna array to get the spatial diversity gain as traditional MIMO technology can have.As a new MIMO comm
4、unication mode, relay node selection technique is one of its key technologies and decides whether collaboration can bring a performance gain. This paper gives a brief overview of cooperative communication technology, elaborates different relay node selection algorithms according to different categor
5、ies of classification, analyzes and compares several typical relay node selection algorithms. In the last, we get a conclusion that the only choose reasonable relay nodes based on system needs, can we better optimize the performance of cooperative communication.Keywords:MIMOCooperativeCommunications
6、CooperatAbstractiveDiversityRelaySelection目录目录第一章 绪论 .51.1通信技术的发展51.24G技术介绍51.目录2.14G技术简介51.2.24G中的通信技术51.3目录协作通信的背景51.4论文的主要工作5第二章 协作通信与中继选择概述 .52.1协作通信目录的概念及其研究意义52.2协作分集技术52.2.1协作分目录集的优点52.2.2协作分集的应用范围52.3中继信道目录模型52.4中继节点的转发策略52.4.1固定中继转发目录策略52.4.2自适应中继转发策略52.5本章小结5第三章 中继选择技术研究 .5目录3.1协作通信的优点53.2
7、中继网络的系统模型53.3中目录继选择算法的分类53.4典型中继选择算法介绍53.4.1目录机会中继选择算法及其改进53.4.2贪婪算法及其应用：5目录3.4.3基于延时的伙伴选择算法53.4.4考虑用户公平目录性的中继选择53.5本章小结5第四章 仿真结果及分析 .54.1中继转发策略A目录F、DF仿真54.1.1仿真参数设定54.1.2仿真结果目录分析54.2机会中继选择算法仿真54.2.1仿真参数设目录定54.2.2仿真结果分析54.3本章小结5第五章 总结与展望 .55.1目录总结55.2展望5致谢 .5参考文献 .5第一章绪论1第一章 绪论1.1 通信技术的发展人类几千年的发展历史中
8、无线通信技术发挥了极其重要的作用。我国古代烽火戏诸侯所用的烽火台就是最早的传递信息的平台，1897 年，马可尼（Guglielmo Marconi）第一次向全世界展示了无线通信的威力，他实现了在布里斯托尔海峡中船只相互的持续通信。自此，移动物体之间的通信也因为成了人们关注的焦点而得到了巨大的发展，全世界科学家不断经历着一代又一代新的无线通信技术的更新，人们也开始享受无线通信带来的各种服务。最初，无线通信技术是随着技术的发展而缓慢发展的。直到 20 世纪 60-70 年代，高可靠度、小型的晶体射频技术的发展才开启了无线通信的时代。之后，这些技术逐渐成熟，推动了近年来全球蜂窝网和个人通信的飞速发展
9、。20 世纪以来无线通信用户成数量级的增长趋势，第一代通信技术起源于 80 年代，主要采用模拟和频分多址（FDMA）技术，仅能提供话音服务，不能传输数据。第二代数字通信系统（2G）起源于 90 年代初，主要采用时分多址（TDMA）和码分多址（CDMA）技术，其传输速度只有 9.6bps，最高可达 32kbps。到了 21 世纪，世界的发展进入到信息时代，知识爆炸式的增长对通信行业也造成了极大的冲击与震动，一些过去不被人关注的问题渐渐成为人们研究的热点，近年来协作通信作为一个新的研究热点而被人们广泛关注。第三代通信系统的数据传输速率可达2Mbps，但其仍是一个基于地面标准不一的区域性通信系统，无
10、法满足多媒体通信的要求。1.2 4G 技术介绍1.2.1 4G 技术简介从20 世纪末 3G 技术完成标准化之时，4G 技术的研究工作就已经开始了。IMT-2协作通信的中继选择算法研究Advanced 是国际电信联盟(ITU，International Telecommunication Union)为满足未来 1015 年全球移动通信需求而启动的。ITU 于 2005 年定义了性能远优于 3G的新一代宽带移动通信系统 IMT-Advanced 为：具有超过 IMT-2000 能力的新一代移动通信系统。该系统能够提供广泛的电信业务，特别是由移动和固定网络支持的日益增加的基于包传输的先进的移动业
11、务。IMT-Advanced 系统支持从低到高的移动性的应用和很宽范围的数据速率，满足多种用户环境下用户和业务的需求。IMT-Advanced 系统还具有在广泛服务和平台下提供显著提升 QoS 的高质量多媒体应用的能力。IMT-Advanced 对频谱有效性和功率有效性提出了更高的要求，为了满足新的移动通信应用需求，无线通信系统需要向高频段、高速率、高效率以及与因特网等其它网络融合的方向发展，同时需要充分挖掘利用空间无线资源和采用新型的网络结构，对现有的蜂窝系统构架以及无线传输技术需要进行较大的变革。此外，改善小区（或扇区）边缘终端设备的传输质量也是下一代无线移动通信系统所要实现的重要目标1。
12、IMT-Advanced 的关键特性包括：在保持成本效率的条件下，在支持灵活广泛的服务和应用的基础上，达到世界范围内的高度通用性；支持 IMT 业务和固定网络业务的能力；高质量的移动服务；用户终端适合全球使用；友好的应用、服务和设备；世界范围内的漫游能力；增强的峰值速率以支持新的业务和应用。1.2.2 4G 中的通信技术为了实现 4G 中通信的基本要求，需要引入新的先进的通信技术，同时调整传统网络构架，以进一步提高无线通信系统的传输性能，适应未来移动通信的需求。为此，3GPP 和 IEEE 基于分布式网络架构分别提出了多天线增强、协作多点传输(CoMP，Coordinated Multi-Po
13、int)、中继等技术。具体可以归结为以下几点： (1) 多用户多 MIMO 模式技术对于多用户 MIMO 传输，不同用户可使用不同的调制编码方式。根据天线配置、系统负载、信道信息、UE 移动速度、平均信噪比等信息，BS 和 UE 可在各种第一章绪论3MIMO 模式之间转换。MIMO 模式间的选择一般取决于如何最大化吞吐量或覆盖范围。IEEE 提出的智能 MIMO 技术支持各种 MIMO 模式之间的自适应转换。根据信道条件，通过选择合适的 MIMO 模式，能够在不降低覆盖范围的情况下提高频谱利用率。采用智能 MIMO 方式，可以克服不同场景带来的不确定性，使 MIMO 技术具有更广泛的应用场景。
14、例如，对于同网络下的不同终端，其天线数目可能是不同的，因而若在同一小区采用相同的 MIMO 传输方法，难以达到优化设计目标。此外，不同用户经历的衰落也是不一样的，自适应选择不同 MIMO 模式以适应信道变化，可以优化系统性能。多用户多 MIMO 模式技术面临的主要问题是：1)如何利用感知信息，优化 MIMO模式选择。2)如何实现低复杂度的多用户 MIMO 检测和干扰抵消算法。目前，国际上大部分研究主要集中于串行干扰抵消、并行干扰抵消、球形检测、树搜索检测等方法，然而这些方法还不能提供复杂性和性能的之间的良好统一。(2) 协作 MIMO 和波束成形/预编码技术协作 MIMO 是一种将空间上不在同
15、一位置的天线通过某种方式“协作”在一起，形成协作多天线形式的技术。协作 MIMO 可用在上行或下行系统中，在协作 MIMO发送方式下，多个空间信道具有较好正交性的用户可以共享相同的时域和频域资源，提高上/下行系统的容量。协作 MIMO 有以下几种形式：1)基于非预编码的协作中继传输，仅需交换业务信息。2)基于 MIMO 预编码的协作波束成形传输，简称协作 MIMO-BF，不仅需要交换业务信息，还需要交换信道信息。协作 MIMO-BF 技术，一方面，可以利用信道状态信息，通过基带的 MIMO 预编码算法，实现波束成形；另一方面，也可以利用接收端反馈的信息，进行射频的波束调整；同时获得空间分集增益、空间复用增益、天线阵列增益，大幅度提升系统性能。协作 MIMO 和波束成形/预编码技术目前面临的主要问题是：1)优化的协作资源分4协作通信的中继选择算法研究配和管理，包括协作集合(伙伴)的优选问题；2)虚拟 MIMO 的协作检测与多用
