協(xié)同通信中的中繼選擇算法及中繼協(xié)作策略研究.pdf

1、近年來(lái)，無(wú)線通信技術(shù)得到了飛速的發(fā)展。為了滿足人們對(duì)通過(guò)無(wú)線方式進(jìn)行高速率多媒體通信的迫切需求。下一代無(wú)線通信系統(tǒng)不僅需要提高數(shù)據(jù)傳輸速率，還要確保系統(tǒng)能夠滿足不同媒體所要求的服務(wù)質(zhì)量。無(wú)線信道衰落極大地限制了無(wú)線通信的性能，而分集技術(shù)能很好地對(duì)抗無(wú)線信道衰落，基于分集技術(shù)出現(xiàn)了多輸入多輸出(Multiple Input Multiple Output, MIMO)、協(xié)同通信等技術(shù)，MIMO技術(shù)能有效提高頻譜效率和鏈路穩(wěn)定性，針對(duì)單純

2、MIMO系統(tǒng)的研究已日漸成熟。相對(duì)而言，協(xié)同通信能以較低的硬件復(fù)雜度獲得分集增益，相關(guān)技術(shù)尚在快速發(fā)展中。對(duì)于協(xié)同無(wú)線通信系統(tǒng)，無(wú)論中繼選擇技術(shù)還是協(xié)同中繼策略都是需要研究的重要問(wèn)題。
　　目前關(guān)于中繼選擇研究主要針對(duì)兩跳協(xié)同通信網(wǎng)絡(luò)，提出了多種標(biāo)準(zhǔn)下的中繼選擇策略，該應(yīng)用場(chǎng)景下的中繼選擇方案研究已經(jīng)日漸成熟，而針對(duì)兩跳以上的多跳網(wǎng)絡(luò)的研究尚有許多不完善之處。因此，本文針對(duì)多跳分簇前向譯碼（Decode and Forward,D

3、F）中繼網(wǎng)絡(luò)中的中繼選擇算法開(kāi)展了研究。通過(guò)多跳模型的分析簡(jiǎn)化，我們提出了一種新的中繼選擇方法——分類狀態(tài)保留法，該方法通過(guò)簇內(nèi)中繼狀態(tài)選擇性保留而獲得系統(tǒng)性能和復(fù)雜度的折衷。通過(guò)與單節(jié)點(diǎn)貪心算法以及多狀態(tài)貪心保留算法的比較分析，可以發(fā)現(xiàn)分類狀態(tài)保留法在不同規(guī)模的DF中繼網(wǎng)絡(luò)中均有優(yōu)異的性能表現(xiàn)。仿真實(shí)驗(yàn)表明，通過(guò)保留等于簇內(nèi)中繼節(jié)點(diǎn)數(shù)目的中繼狀態(tài)的設(shè)計(jì)能在較低的復(fù)雜度下獲得近似最優(yōu)的網(wǎng)絡(luò)性能。
　　和過(guò)去的單天線協(xié)同通信網(wǎng)絡(luò)不同

4、，基于MIMO的協(xié)同通信網(wǎng)絡(luò)是當(dāng)前研究的一個(gè)新興的熱點(diǎn)問(wèn)題。分析表明采用AF中繼策略的兩跳多中繼網(wǎng)絡(luò)在中繼端總功率受限條件下的最大傳輸速率問(wèn)題是一個(gè)非凸優(yōu)化問(wèn)題，不能以常見(jiàn)方法求解，而現(xiàn)有解決該非凸優(yōu)化問(wèn)題的研究尚存在不足之處。本文分別提出兩種簡(jiǎn)化非凸優(yōu)化問(wèn)題的方法來(lái)提高M(jìn)IMO&AF多中繼系統(tǒng)傳輸速率：（1）目標(biāo)函數(shù)簡(jiǎn)化算法（Target Function Simplified Algorithm, TFSA），（2）約束條件簡(jiǎn)化算法