协作通信系统中的AF中继协议研究.docx

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1、即必）才女学嫌偏学婚JOURNAL OF NORTHWESTERN POLYTECHNICAL UNTVBRSnY MING DE COLLBGE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201Z6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82.4 M

2、IMO 系统112.4.1 MIMO技术的概念及原理112.4.2 MIMO 的优势122.5 MIMO技术及其分类142.6 MIMO的研究状况及应用152.6.1 MIMO的研究状况152.6.2 MIMO 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233.2.1 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314.2.2 AF协议的SER分析324.2.3 调

3、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394.3 AF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

4、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

5、院本科毕业设计论文ABSTRACTIn recent years, with the rapid development of wireless communicationtechnology, MIMO technology has been considered to be a huge boost the role ofcommunications technology. However, MIMO systems makes the demandingrequirements of the distance between the antennas can not be used in

6、 the mobileterminal, but makes broadcast by the radio channel characteristics can help each otherdistributed communication between nodes, and can be fixed with the same MIMOsystem performance gain, so there are the idea of collaborative communication.Collaborative communication is a new means of com

7、munication, it extended tothe MIMO communication technology scenarios, in this new means ofcommunication, decentralized wireless network terminal can be seen as a distributedantenna. Node collaboration to increase the diversity gain of the system in order togain similar MIMO system. However, in the

8、process of collaborative communication,the source node usually have a lot of relay nodes, how to choose the node becomesparticularly important.The paper first discusses the diversity technique widely used in wirelesscommunication systems, leads to the concept of collaborative communication, thebasic

9、 principles of cooperative communication and collaborative communication ofvarious protocols, and analyzes their advantages and disadvantages. Then a singlerelay node collaboration communication system model, the moment generatingfunction gives the average symbol error rate expression for the single

10、-relaycooperative communication, the SNR of the system and the optimal power allocation.Finally, the performance gain of the AF protocol and DF protocols were compared todraw a series of conclusions.KEY WORDS MIMO, cooperative communications, symbol error rate, signal to noise#西北工业大学明德学院本科毕业设计论文rati

11、o, power distributionill西北工业大学明德学院本科毕业设计论文第一章引言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

12、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，改善了话音质量和保密性，并为用户提供无缝的国际漫游。当今世界市场的第二代数字无线标准，包括GSM、D-AMPSo PDC （日本数字蜂窝系统）和IS-95CDMA等，均仍然是窄带系统。现有的移动通信网络主要以第二代的GSM和CDMA为主，采用GSM GPRS、CDMA的IS-95B技术，数据提供能力可达162kbit/s,全球移动通信系统（GSM）采用增强型数据速率（EDGE）技术，速率可达384kbit/s；第三代移动通信（3G）在第二代移动通信技术基础上进一步演进的以宽带CDMA技术为主,并能同时提供话音和数据业务的移动通信系

13、统，其主要是在传输声音和数据的速度上的提升，它能够要能在全球范围内更好地实现无缝漫游，并处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式，提供包括网页浏览、电话会议、电子商务等多种信息服务，为了提供这种服务，无线网络必须能够支持不同的数据传输速度，也就是说在室内、室外和行车的环境中能够分别支持至少2Mbps （兆比特/每秒）、384kbps （千比特/每秒）以及144kbps的传输速度。尽管经历了几代不同的发展阶段，每一代无线设备都带来了无线链路通信速西北工业大学明德学院本科毕业设计论文度、设备尺寸、电池寿命，以及应用等方面的显著改变。近几年，通信技术的演进出现了这样一种转变，即研究者们从传统的有中心控制

14、器的单独点对点通信转换而关注整个无线网络架构。由于摒弃传统网络分层的概念而允许任何节点帮助其他节点转发信息，因此建立了包含多跳的无线通信路径。这种特性导致了用户终端发送的信息，可以通过其他节点获得性能增益，而不是被当做干扰，这种发展导致了分布式通信和协作网络这一新名词的诞生。近年来，被认为对通信技术有巨大推动作用的是MIMO （Multiple-InputMultiple-Output）技术。协作通信在无信通信系统中有多种应用，主要有固定中继的协作通信（协作MIMO）和用户终端间的协作通信（多用户协作）两种方式。考虑到移动终端只配置1到2跟天线，为了保证天线数受限的终端用户也能获得MIMO增益，提出了协作MIMO的概念。另外，在多跳无线通信网络中，为提高传输速率，提出了多用户协作分集即多个用户相互协作从而实现类似MIMO的传输方案以获得分集增益。一种建立协作通信的方法包括接收来自发起客户机的与指定用户进行协作通信的请求的步骤。可使能中间客户机，该中间客户机可以被设置在一个通过互联网协议网络与发起客户机通信连接的服务器中。可以确定一个与指定用户相关的移动设备。在中间客户机和移动设备之间的通信会话可以通过无线网络来实现。通过使用中间客户机作为通信中介，可以在发起客户机与移动设备之间传送至少一个协作消息。MIMO技术在接收端和发射端使用