基于差分混沌移位键控的缓冲中继系统传输策略设计

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协作通信技术因其可靠的传输特性成为近年来被广泛研究的领域之一。缓存辅助中继系统的提出打破了传统协作通信中瓶颈链路的限制。与具有固定传输标准的传统中继相比,基于缓冲辅助中继的自适应链路选择协议能够获得更好的性能增益。但是,大多数现有的链路选择策略都是基于理想的信道状态信息(Channel State Information,CSI)设计的,而信道估计本身是非常复杂且较难实现的。此外,在一些复杂的场景中,对电池的替换和充电是不现实的。为了解决上述问题,本文将差分混沌移位键控(Differential Chaos Shift Keying,DCSK)技术和无线携能通信(Simultaneous Wireless Information and Power Transfer,SWIPT)技术进行结合,从优化缓冲中继系统的传输策略方面进行了深入研究。本文首先提出了一种基于缓冲辅助的DCSK-SWIPT中继系统,该系统在中继处配备了数据缓存器和能量缓存器,采用的是解码转发(Decode-and-Forward,DF)协议。特别地,基于所收集的能量,数据缓冲器状态和能量短缺状态为此系统提出了两种链路选择协议,其中,为了避免信道估计,利用收集的能量代替CSI,同时考虑了中继端解码成本的问题。此外,在瑞利多径衰落信道上,完成了所提出协议的误比特率(Bit Error Rate,BER)和平均时延的闭式表达式的推导,并通过仿真对其进行了验证。最后的研究结果表明,与传统的DCSK系统和DCSK-SWIPT中继系统相比,所提出的两种协议具有更好的BER性能;与传统的基于信噪比(Signal Noise Ratio,SNR)的缓冲区辅助DCSK-SWIPT中继系统相比,两种协议不仅具有更好的BER性能,而且具有更低的平均时延。为了更加贴合实际应用场景,本文在上述的基础上对能量缓存器进行了建模,提出了一种基于能量和数据缓存器的DCSK中继系统。同时,基于收集的能量,能量缓存器的状态以及数据缓存器的状态提出了两种链路选择策略。同样地,提出的协议不需要信道估计,仅通过判断收集的能量就能进行链路选择。仿真结果表明,与上述提出的两种协议相比,所提出的两种新协议具有更好的BER性能。
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