協(xié)作中繼系統(tǒng)中天線選擇機制的能效研究.pdf

1、協(xié)作多輸入多輸出(Multiple-Input Multiple-Output，MIMO)系統(tǒng)具有MIMO技術和協(xié)作技術的優(yōu)點，利用空間分集增益可以有效抑制多徑衰落提升系統(tǒng)容量，提高通信信噪比，降低系統(tǒng)傳輸功耗，從而提升系統(tǒng)能效。然而在實際應用中，由于活躍節(jié)點和天線數(shù)目的增加，系統(tǒng)總體的電路功耗也隨之增加，能效的提升受到了限制。
　　本文首先介紹了MIMO系統(tǒng)的信道模型，通過公式推導和仿真闡述了分集特性，以及其對系統(tǒng)容量和中斷概率

2、等特性的影響。接著介紹了一些典型的協(xié)作通信模型，通過協(xié)作可以有效改善信道衰落所造成的通信中斷問題。
　　然后本文研究了一個單中繼協(xié)作MIMO系統(tǒng)，中繼采用增量解碼轉發(fā)協(xié)議(incremental decode-and-forward，IDF)，關注了中繼節(jié)點的天線選擇的能效問題，采用了能效更優(yōu)的協(xié)作模型，全面分析了中繼天線選擇策略，分析對比單輸入單輸出(simple input simple output，SISO)中繼系統(tǒng)和MI

3、MO中繼系統(tǒng)的中斷概率、吞吐量和能效等系統(tǒng)指標。在發(fā)送端天線選擇(transmit antenna selection，TAS)策略下，天線可以根據(jù)接收節(jié)點反饋選擇天線TASD或者中繼節(jié)點的反饋來選擇天線TASR，本文通過公式推導和計算機仿真對比分析了兩種策略的吞吐量和能效關系，結果表明一般TASD性能更佳。中繼采用半雙工通信模式，在接收信號時可以采用選擇合并(switch and stay combining，SSC)策略或者最大比合

4、并(maximal ratio combining，MRC)策略，在轉發(fā)信號時可以采用天線選擇(TAS)策略或者波束成型(transmit beamforming，TBF)策略。本文在發(fā)送節(jié)點采用TASD，接收節(jié)點采用SSC策略下，分析對比了中繼的不同工作模式下的能效問題，并得出不同策略下系統(tǒng)的中斷概率和能效表達式。仿真結果表明，中繼采用MRC+TBF通常情況下具有最大的吞吐量，并且在遠距通信時具有能效優(yōu)勢，而中繼采用SSC+TAS更適