协作通信系统中的AF中继协议研究

本科毕业设计论文题目协作通信系统中的AF中继协议研究专业名称通信工程学生姓名XXX指导教师李冬毕业时间2012.6西北工业大学明德学院本科毕业设计论文目录摘要...............................................................IABSTRACT........................................................II第一章引言.......................................................11.1研究背景......................................................11.2研究意义......................................................21.3论文结构......................................................3第二章无线信道及分集技术..........................................52.1无线通信的概念和发展史........................................52.2无线信道......................................................62.2.1无线信道的定义..........................................62.2.2影响无线信道的因素......................................62.2.3无线信道的分集..........................................72.3空间分集技术的产生及研究.....................................82.4MIMO系统....................................................112.4.1MIMO技术的概念及原理.................................112.4.2MIMO的优势...........................................122.5MIMO技术及其分类............................................142.6MIMO的研究状况及应用......................................152.6.1MIMO的研究状况......................................152.6.2MIMO的应用...........................................172.7协作分集.....................................................182.7.1协作分集的定义和产生.................................192.7.2协作分集的原理.........................................192.7.3协作分集的优点及问题...................................20第三章协作通信及其协议...........................................233.1协作通信.....................................................23西北工业大学明德学院本科毕业设计论文3.2.1固定协作策略................................................253.2.2自适应协作策略.........................................27第四章AF中继协议研究............................................284.1固定放大转发协议.............................................284.2单中继协作通信...............................................304.2.1系统模型...............................................314.2.2AF协议的SER分析.....................................324.2.3调和平均值的简单MGF表达.............................344.2.4渐进紧的近似解.........................................374.2.5最优功率分配...........................................394.3AF与DF协作增益的比较.......................................40第五章总结与展望.................................................455.1全文总结.....................................................455.2展望下一步...................................................45致谢..............................................................47参考文献..........................................................48毕业设计小结......................................................49西北工业大学明德学院本科毕业设计论文I摘要近年来，随着无线通信技术的高速发展，MIMO技术被认为是对通信技术有着巨大推动作用的。然而MIMO系统对天线间距离的苛刻要求使得其无法在移动终端使用，但由无线信道的广播特性使得节点间可以互相帮助进行分布式通信，并且可以获得和固定MIMO系统相同的性能增益，所以出现了协作通信的思想。协作通信是一种新的通信方式，它把MIMO通信技术推广到更多的应用场景，在这种新的通信方式中，分散在无线网络中的终端可以看做分布式天线。通过节点的协作，增加了系统的分集增益从而获得了类似MIMO系统中的增益。然而在协作通信过程中，源节点通常有很多中继节点，如何选择节点变得尤为重要。本文首先对无线通信系统中广泛使用的分集技术进行了论述，引出了协作通信的概念，研究了协作通信的基本原理以及协作通信的各种协议，并分析了各自的优缺点。然后研究了单中继节点存在的协作通信系统模型，利用矩生成函数给出了单中继协作通信的平均误符号率表达式，得到了系统的信噪比以及最优功率分配。最后根据AF协议的性能增益和DF协议作了比较，得出一系列结论。关键词MIMO、协作通信、误符号率、信噪比、功率分配西北工业大学明德学院本科毕业设计论文IIABSTRACTInrecentyears,withtherapiddevelopmentofwirelesscommunicationtechnology,MIMOtechnologyhasbeenconsideredtobeahugeboosttheroleofcommunicationstechnology.However,MIMOsystemsmakesthedemandingrequirementsofthedistancebetweentheantennascannotbeusedinthemobileterminal,butmakesbroadcastbytheradiochannelcharacteristicscanhelpeachotherdistributedcommunicationbetweennodes,andcanbefixedwiththesameMIMOsystemperformancegain,sotherearetheideaofcollaborativecommunication.Collaborativecommunicationisanewmeansofcommunication,itextendedtotheMIMOcommunicationtechnologyscenarios,inthisnewmeansofcommunication,decentralizedwirelessnetworkterminalcanbeseenasadistributedantenna.NodecollaborationtoincreasethediversitygainofthesysteminordertogainsimilarMIMOsystem.However,intheprocessofcollaborativecommunication,thesourcenodeusuallyhavealotofrelaynodes,howtochoosethenodebecomesparticularlyimportant.Thepaperfirstdiscussesthediversitytechniquewidelyusedinwirelesscommunicationsystems,leadstotheconceptofcollaborativecommunication,thebasicprinciplesofcooperativecommunicationandcollaborativecommunicationofvariousprotocols,andanalyzestheiradvantagesanddisadvantages.Thenasinglerelaynodecollaborationcommunicationsystemmodel,themomentgeneratingfunctiongivestheaveragesymbolerrorrateexpressionforthesingle-relaycooperativecommunication,theSNRofthesystemandtheoptimalpowerallocation.Finally,theperformancegainoftheAFprotocolandDFprotocolswerecomparedtodrawaseriesofconclusions.KEYWORDSMIMO,cooperativecommunications,symbolerrorrate,signaltonoise西北工业大学明德学院本科毕业设计论文IIIratio,powerdistribution西北工业大学明德学院本科毕业设计论文1第一章引言1.1研究背景目前，无线通信技术已经经历了快速发展演进，各种新技术层出不穷。回顾移动通信的发展过程，第一代移动通信技术（1G）是指最初的模拟、仅限语音的蜂窝电话标准，其主要采用的是模拟技术和频分多址(FDMA)技术。由于受到传输带宽的限制，不能进行移动通信的长途漫游，只能是一种区域性的移动通信系统。第一代移动通信有多种制式，我国主要采用的是TACS。第一代移动通信有很多不足之处，如容量有限、制式太多、互不兼容、保密性差、通话质量不高、不能提供数据业务和不能提供自动漫游等；第二代移动通信技术（2G）引入数字无线电技术组成的数字蜂窝移动通信系统，提供更高的网络容量，改善了话音质量和