協(xié)同通信中的中繼選擇算法及中繼協(xié)作策略研究.pdf

1、近年來，無線通信技術得到了飛速的發(fā)展。為了滿足人們對通過無線方式進行高速率多媒體通信的迫切需求。下一代無線通信系統(tǒng)不僅需要提高數(shù)據(jù)傳輸速率，還要確保系統(tǒng)能夠滿足不同媒體所要求的服務質量。無線信道衰落極大地限制了無線通信的性能，而分集技術能很好地對抗無線信道衰落，基于分集技術出現(xiàn)了多輸入多輸出(Multiple Input Multiple Output, MIMO)、協(xié)同通信等技術，MIMO技術能有效提高頻譜效率和鏈路穩(wěn)定性，針對單純

2、MIMO系統(tǒng)的研究已日漸成熟。相對而言，協(xié)同通信能以較低的硬件復雜度獲得分集增益，相關技術尚在快速發(fā)展中。對于協(xié)同無線通信系統(tǒng)，無論中繼選擇技術還是協(xié)同中繼策略都是需要研究的重要問題。
　　目前關于中繼選擇研究主要針對兩跳協(xié)同通信網(wǎng)絡，提出了多種標準下的中繼選擇策略，該應用場景下的中繼選擇方案研究已經(jīng)日漸成熟，而針對兩跳以上的多跳網(wǎng)絡的研究尚有許多不完善之處。因此，本文針對多跳分簇前向譯碼（Decode and Forward,D

3、F）中繼網(wǎng)絡中的中繼選擇算法開展了研究。通過多跳模型的分析簡化，我們提出了一種新的中繼選擇方法——分類狀態(tài)保留法，該方法通過簇內(nèi)中繼狀態(tài)選擇性保留而獲得系統(tǒng)性能和復雜度的折衷。通過與單節(jié)點貪心算法以及多狀態(tài)貪心保留算法的比較分析，可以發(fā)現(xiàn)分類狀態(tài)保留法在不同規(guī)模的DF中繼網(wǎng)絡中均有優(yōu)異的性能表現(xiàn)。仿真實驗表明，通過保留等于簇內(nèi)中繼節(jié)點數(shù)目的中繼狀態(tài)的設計能在較低的復雜度下獲得近似最優(yōu)的網(wǎng)絡性能。
　　和過去的單天線協(xié)同通信網(wǎng)絡不同

4、，基于MIMO的協(xié)同通信網(wǎng)絡是當前研究的一個新興的熱點問題。分析表明采用AF中繼策略的兩跳多中繼網(wǎng)絡在中繼端總功率受限條件下的最大傳輸速率問題是一個非凸優(yōu)化問題，不能以常見方法求解，而現(xiàn)有解決該非凸優(yōu)化問題的研究尚存在不足之處。本文分別提出兩種簡化非凸優(yōu)化問題的方法來提高MIMO&AF多中繼系統(tǒng)傳輸速率：（1）目標函數(shù)簡化算法（Target Function Simplified Algorithm, TFSA），（2）約束條件簡化算法