协作通信系统中基于多跳协作的协议研究分析 通信工程专业.docx

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1、任务书一、题目协作通信系统中基于多跳协作的协议研究二、指导思想和目的要求近年来，在UrE系统中，多输入多输出（MlMo）天线技术得到进一步的发展，考虑到移动无线设备因受尺寸或硬件复杂度的限制，一般为单根天线，不能使用多天线技术，从而提出协作MlM0,该技术的实质是利用同伴的天线与自身天线构成多发射天线，形成虚拟的MIMO系统来得到分集增益。从原理上讲，发送的信号可以被任何其他用户接收到，并进行信息处理。这样，除了将信号独立传输到各自的目的地外，两个用户还可以互相监听各自的传输，从而联合传输它们各自的信息，这样就可实现协作通信。在协作通信中，通过引入一个或多个中继节点，使得信源发出的信息还能由各

2、中继点进过一定方式处理后在转发至信宿端。这种多跳传输方式通过中继节点绕开阻碍电磁波传世的建筑物，植被等阻碍物，在一定程度上克服了大尺度衰落的影响，减小了收发终端见的路径损耗，降低可设备发射功率，提高发送信号的抗干扰性能，扩大网络的覆盖范围。因此，对协作通信系统中基于多跳协议的研究具有重要的意义。三、主要技术指标（一）首先介绍MIMo技术以及分集思想的提出。（二）对协作分集的两种协议：放大转发（AF）和译码转发（DF）进行了详细的研究，比较了它们的性能。（三）介绍多跳信道（意味着在信源和目的之间没有直接链路，即源和目的间包含了一个或者多个中继节点），进而说明多跳放大转发协议和多跳译码转发协议。四

3、、进度和要求2012年3月10日-2012年4月8日整理资料，选题，完成开题报告2012年4月9日-2012年4月30日仿真调试2012年5月1日-2012年5月28日论文撰写2012年5月280-2012年5月30日修改论文并提交相关材料2012年5月31日-2012年6月10日准备答辩2012年6月10日-2012年6月13日答辩五、主要参考书及参考资料1彭木根，王文博等.协同无线通信原理及应用UL机械工业出社.2008.10美K.J.RayLiu埃及AhmedK.Sadek中WeifengSU著.任品毅,高贞贞，徐静译.协作通信及网络J.电子工业出版社.2010.83张忠培，魏宁，史治平

4、.协作无线通信导论J.电子工业出版社.2010.4郑侃，彭岳星，龙航等.协作通信及其在LTE-Advanced中的应用J.人民邮电出版社.20105谢显中，雷维嘉，马彬等.认知与协作无线网络J.人民邮电出版社.20126斯托林斯，何军.无线通信与网络J.清华大学出版社.2005学生指导教师系主任摘要ABSTRACT1第一章绪论1.1研究背景与意义21.2研究内容及本文组织结构3第二章MIMO技术以及协作分集52.1 MlMo技术的提出与发展52.2 无线信道及无线信道的分集62.2.1无线信道及其分集分类62.220jlJ*72.2.372.3协作分集技术与协作通信技术92.3.1协作分集的提

5、出92.3.2协作分集基本思想及协作通信102.4协作协议122.4.1固定协作策略132.4.2自适应协作策略14第三章多跳协作的协议研究163.1 基础概念介绍163.2 中断概率性能分析173.2.1AF协议的中断概率性能研究173.2.2DF中断概率性能分析203.3误符号率性能分析253.3.1AF的误符号率263.3.2DF的误符号率293.3多跳协作通信协议分析323.3.1多跳译码转发协议323.3.2多跳放大转发协议36第四章总结和展404.1全文总结404.2展望40致力广.错误!未定乂书签o43毕业设计小结错误!未定义书签。多输入多输出(MlMO)技术是提高系统容量和可靠

6、性的一种有效手段。它是无线通信系统能够提供数据传输速率、更好的通信质量以及更快的终端移动速度的可靠保证。然而，由于受到体积、功率、实现等方面因素的限制，为移动终端安装多根天线还具有一定的困难，从而限制了MlMo技术的应用。近年来，一种新的空间分集技术协作通信(COOPeratiVeCOmmUniCatiOn)技术的出现MlMO技术的实用化提供了新的思路。所谓的协作通信是指，在多用户通信环境中，使用单根天线的各邻近移动终端可按照一定的方式共享彼此的天线协作发送各自的信息，从而产生一种类似多天线发送的虚拟天线阵列(ViaUaIAiTay),获得空间分集增益。本文主要研究协作分集协议的性能问题，特别

7、是在多跳协作下的协议行性能。首先，介绍了MlMO技术和协作通信的基本概念与工作原理，并对现有的协作分集协议进行分类描述。然后，详细地分析了放大转发(AF)和译码转发(DF)两个协作分集协议的实现方式、优缺点以及在衰落信道中的中断概率性能和误符号率性能。最后，基于AF和DF,提出了多跳放大转发协议和多跳译码转发协议，并对其中断概率性能和误符号率性能进行分析。关键词：协作通信，协作分集协议，放大转发，译码转发，多跳协作协议ABSTRACTInwirelesscommunication,MlMOtechnologyisthemosteffectivewaytocombatchannelfadingi

8、ncludedbymulti-pathpropagation,anditisalsotheguaranteeforwirelesscommunicationsystemtoprovidehighertransmissionrate,betterservicequalityandsupportfastermovingterminals.However,inpracticalsystem,thedeploymentofmulti-antennainatenninalisdifficultduetothesize,power,anddesignslimitation.SoMIMO,spractica

9、lapplicationislimited.Recently,anewformofspacediversitytechnologycooperativecommunicationisproposed,whichprovidesanewmethodforMIM0,spracticalapplication.Thecentralideaofcooperativecommunicationislikethis,inmulti-usercommunicationenvironment,theadjacentmobileterminalswithsingleantennasharetheirantenn

10、asinaspecialwaytotransmittheirinformation.Inthissituation,itwillcreatea44VirtualArray,whichislikethephysicalmulti-antenna,andachievediversitygain.Themajoreffortsofthisthesisarefocusedonthefunctionofcooperativediversityprotocols,especiallymulti-hopprotocols.First,thebasicideaandsystemmodelofMIMOandco

11、operativecommunicationisillustrated,andtheexistingcooperativediversityprotocolsareclassifiedandillustrated.Then,thisthesisdeeplyresearchestheoperatingprinciple,advantageanddisadvantage,outageprobability,symbol-error-rate(SER)ofamplify-and-forward(AF)anddecode-and-forward(DF)protocolsinfadingchannel.

12、Intheend,multi-hopcooperativecommunicationprotocolsareresearcheddeeply.KEYWORDS:Cooperativecommunication,cooperativediversityprotocols,amplify-and-fbrward,decode-and-forward,multi-hopprotocols.第一章绪论1.1 研究背景与意义自19世纪末马可尼的无线电波第一次传至大西洋彼岸至今已逾百年了。一百多年来，由于无线电的独特优势，无线通信得到了长足发展和广泛应用。纵观通信发展的历史，移动通信的发展可谓是日新月异。

13、到目前为止，人们已经经历了第一代模拟移动通信系统(IStGeneratiOn,1G),第二代数字移动通信系统(2ndGeneration,2G),第三代移动通信系统(3rdGeneration,3G)也已经开始广泛使用，而且后三代移动通信系统(Beyond3rdGeneralion,B3G)也在紧张的研发当中，值得期待！移动通信的发展经历了从模拟制式发展到数字制式，从仅支持语音业务发展到支持低速数据业务，从支持低速数据业务发展到支持全球无缝漫游和提供多种综合业务(如多媒体业务，Internet业务等)，而且数据传输速率进一步提高的第三代移动通信。可见，更好的语音质量，更快的数据速率，更可靠的服

14、务,更丰富多彩的综合业务是人们的普遍的追求，也是移动通信发展的方向。随着技术的不断进步，移动通信的发展已越来越接近其最终目标：实现任何人可以在任何时间，任何地点与任何人进行任何方式的通信。3G所采用的语音交换仍承袭了第二代(2G)的电路交换，而不是纯IP方式,数据传输率也只是接近于普通拨号接入的水平，流媒体的应用不尽如人意，以及固有干扰问题限制等缺点，使得3G系统的数据速率很难达到50-100MbitSs,且不能实现不同用户对不同服务质量通信要求。为此，世界各通信强国和业界著名的研究机构和国际公司纷纷投入到B3G或者称为第四代移动通信系统(4G)技术的研究中，并将4G的研究作为今后发展的重要方

15、向。2006年，ITU-R已经将B3G技术命名为IMT-AdVanCed技术，并向各国和各标准化组织征集IMT-Advanced技术提案。IMT-AdVanCed将实现热点覆盖场景下IGbitZS以上，告诉移动、广域覆盖场景下100Mbits,并能够融合目前存在的各种无线接入技术使用户的终端设备能够在不同的制式之间透明地切换。为了满足多速率多媒体通信的要求，下一代无线系统必须采用更先进的算法和技术，不仅要提高数据速率，还要使系统能确保不同媒体所要求的服务质量。为了达到这一目标，人们已经进行了大量的理论研究，包括先进的信号处理技术、针对无线环境的编码和调制技术、检测技术以及各种分集技术。MIMO技术的提出大大解决了下一代通信系统的难题。MIMO技术通过在通信链路的发送端和接收端使用多根天线，能够将无线通信中的多径效应转变为对通信