雙向中繼系統(tǒng)的中繼選擇方案與波束成形向量設(shè)計(jì).pdf

1、協(xié)作通信系統(tǒng)通過多個(gè)單天線節(jié)點(diǎn)共享彼此的天線以形成一個(gè)虛擬的多天線系統(tǒng)。在雙向多中繼系統(tǒng)中應(yīng)用協(xié)作通信技術(shù)可以提高系統(tǒng)的容量、安全性、魯棒性，降低系統(tǒng)的誤碼率和中斷概率，已經(jīng)成為了當(dāng)前的一個(gè)研究熱點(diǎn)。放大轉(zhuǎn)發(fā)(AF)和解碼轉(zhuǎn)發(fā)(DF)是中繼對信息的兩種主要處理方式。本文首先分析了DF雙向單中繼系統(tǒng)的誤符號(hào)率(SER)性能，并以此為基礎(chǔ)研究了DF雙向多中繼系統(tǒng)的中繼選擇方案。接著分別以提高系統(tǒng)和速率與提高系統(tǒng)安全性為目標(biāo)，設(shè)計(jì)了AF雙向多

2、中繼系統(tǒng)的中繼波束成形向量。本研究主要內(nèi)容包括：
　?、艛U(kuò)展了傳統(tǒng)最近鄰近似方案，且應(yīng)用該方法對DF雙向單中繼系統(tǒng)的中繼端SER進(jìn)行討論，得到了加性高斯白噪聲(AWGN)信道下BPSK調(diào)制、QPSK調(diào)制、8PSK調(diào)制的SER閉式表達(dá)式和衰落信道下BPSK調(diào)制、QPSK調(diào)制的瞬時(shí)SER與平均SER的表達(dá)式。研究發(fā)現(xiàn)，在AWGN信道下采用8PSK調(diào)制的DF雙向中繼系統(tǒng)中，固定其中一個(gè)源節(jié)點(diǎn)的發(fā)送功率，另一個(gè)源節(jié)點(diǎn)的功率從0增大到與其功

3、率相等的過程中，中繼節(jié)點(diǎn)的SER并不是單調(diào)遞減的。
　?、圃贒F雙向單中繼系統(tǒng)SER性能分析的基礎(chǔ)上，將場景擴(kuò)展到雙向多中繼系統(tǒng)，提出了一種基于最小SER的DF雙向多中繼系統(tǒng)中繼選擇方案?？紤]到最小SER中繼選擇方案的復(fù)雜度較高以及中繼星座圖中最近鄰星座點(diǎn)之間的距離在端到端SER中的重要作用，進(jìn)一步提出了基于星座圖最小距離最大化的中繼選擇方案，并推導(dǎo)出在BPSK、QPSK和8PSK調(diào)制時(shí)，該方案能達(dá)到滿分集增益。
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4、了AF雙向中繼系統(tǒng)的信息傳輸和能量收集問題。即在中繼功率約束以及源節(jié)點(diǎn)能量收集約束下，通過設(shè)計(jì)中繼的波束成形向量從而最大化系統(tǒng)的和速率。本文分別提出了一種理想情況設(shè)計(jì)方案、三種實(shí)際設(shè)計(jì)方案和一種魯棒設(shè)計(jì)方案，并對這些方案建立了最優(yōu)化模型，且通過半正定松弛以及連續(xù)凸近似技術(shù)對它們進(jìn)行求解，還證明了所提出的求解算法至少可收斂到一個(gè)局部最優(yōu)解。
　?、妊芯苛擞懈`聽節(jié)點(diǎn)存在時(shí)AF雙向中繼系統(tǒng)物理層安全性問題。提出了一種中繼波束成形設(shè)計(jì)方案