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无线信道环境的复杂性、时变性以及传播路径的多样性决定了信号在无线信道中传输必然存在多径传播现象,而由多径传播造成的信道衰落(即多径衰落)是提高数据传输速率和服务质量的瓶颈。分集技术尤其是空间分集技术是抵抗多径衰落最主要且最有效的技术,在不增加功率消耗或者信道带宽的情况下可有效提升链路质量和增加系统容量。协作通信就是利用空间分集技术和无线信道的广播特性来获得分集增益,从而提高系统的数据传输速率和可靠性。
源节点和中继节点之间的功率分配和优化以及协作用户的选择是协作通信中很重要的资源分配。源节点和中继节点发送信息时都要消耗功率,在二者发送的总功率不变的情况下优化其功率分配,对减小系统误比特率和提高系统的数据传输速率有着很重要的意义;协作用户选择的优化可以提高协作用户选择的效率,减少不必要的资源浪费,从而减小整个系统的功耗。
本文主要的研究内容以及取得的成果如下:
1、在三节点中继信道的基础上,首次提出并建立了四节点的协作通信系统切换的通用模型,在源节点和中继节点等功率分配(EPA)的情况下,分别推导出等功率分配下M-QAM和4PSK调制的放大转发(AF)和译码转发(DF)协作通信系统误比特率公式,并对文献[11]中的编码协作(CC)中断概率公式进行了改进,对三种协议下其系统性能进行分析比较和仿真,仿真结果表明:三种协议下切换的系统性能都优于相应的非协作通信切换的系统性能。
2、以经典的三节点协作通信模型为基础,在源节点和中继节点之间优化功率分配(OPA)情况下分别推导出放大转发和译码转发两种协作通信协议在M-QAM和4PSK调制下的协作通信系统误比特率公式以及使误比特率最小的优化功率分配系数α,并对其性能进行了分析和仿真,仿真结果表明:优化功率分配的系统误比特率性能优于等功率分配的系统误比特率性能,也优于文献[21]中优化功率分配下的系统误符号率性能。
3、以三节点中继信道模型为基础,根据用户与协作用户间的归一化距离、用户与基站间的归一化距离、协作用户与基站间的归一化距离以及归一化距离与即时信噪比的关系推导出等功率分配下4PSK调制的译码转发和放大转发协作通信基于三者距离归一化值的误比特率的闭环表达式,计算出最佳协作用户位于用户与基站的垂直平分线上。