协作通信系统中基于多跳协作的协议研究

本科毕业设计论文题目协作通信系统中基于多跳协作的协议研究专业名称通信工程学生姓名XXX指导教师毕业时间2012.6毕业任务书一、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LTE系统中，多输入多输出（MIMO）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MIMO，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。设计论文四、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28日-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[J].机械工业出社.2008.10[2][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.2010.8[3]张忠培，魏宁，史治平.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.2010[5]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.2012[6]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_________4目录摘要...............................................................1ABSTRACT............................................................2第一章绪论.........................................................31.1研究背景与意义...............................................31.2研究内容及本文组织结构........................................4第二章MIMO技术以及协作分集........................................62.1MIMO技术的提出与发展.........................................62.2无线信道及无线信道的分集.....................................72.2.1无线信道及其分集分类.....................................72.2.2时间分集.................................................82.2.3频率分集..................................................82.3协作分集技术与协作通信技术..................................102.3.1协作分集的提出..........................................102.3.2协作分集基本思想及协作通信..............................112.4协作协议.....................................................132.4.1固定协作策略.............................................142.4.2自适应协作策略...........................................15第三章多跳协作的协议研究..........................................173.1基础概念介绍.................................................173.2中断概率性能分析.............................................183.2.1AF协议的中断概率性能研究.................................183.2.2DF中断概率性能分析......................................213.3误符号率性能分析............................................263.3.1AF的误符号率............................................273.3.2DF的误符号率............................................303.3多跳协作通信协议分析........................................333.3.1多跳译码转发协议........................................333.3.2多跳放大转发协议........................................37西北工业大学明德学院本科毕业设计论文第四章总结和展望..................................................404.1全文总结.....................................................404.2展望.........................................................40致谢..............................................................42参考文献...........................................................43毕业设计小结.......................................................44西北工业大学明德学院本科毕业设计论文1摘要多输入多输出（MIMO）技术是提高系统容量和可靠性的一种有效手段。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MIMO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MIMO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（VirtualArray）,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，特别是在多跳协作下的协议行性能。首先，介绍了MIMO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，多跳协作协议西北工业大学明德学院本科毕业设计论文2ABSTRACTInwirelesscommunication,MIMOtechnologyisthemosteffectivewaytocombatchannelfadingincludedbymulti-pathpropagation,anditisalsotheguaranteeforwirelesscommunicationsystemtoprovidehighertransmissionrate,betterservicequalityandsupportfastermovingterminals.However,inpracticalsystem,thedeploymentofmulti-antennainaterminalisdifficultduetothesize,power,anddesign’slimitation.SoMIMO’spracticalapplicationislimited.Recently,anewformofspacediversitytechnology------cooperativecommunicationisproposed,whichprovidesanewmethodforMIMO’spracticalapplication.Thecentralideaofcooperativecommunicationislikethis,inmulti-usercommunicationenvironment,theadjacentmobileterminalswithsingleantennasharetheirantennasinaspecialwaytotransmittheirinformation.Inthissituation,itwillcreatea“VirtualArray”,whichislikethephysicalmulti-antenna,andachievediversitygain.Themajoreffortsofthisthesisarefocusedonthefunctionofcooperativediversityprotocols,especiallymulti-hopprotocols.First,thebasicideaandsystemmodelofMIMOandcooperativecommunicationisillustrated,andtheexistingcooperativediversityprotocolsareclassifiedandillustrated.Then,thisthesisdeeplyresearchestheoperatingprinciple,advantageanddisadvantage,outageprobability,symbol-error-rate(SER)ofamplify-and-forward(A