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信号处理 2011年第1期27卷 27-36页

作者：成文婧裴敏艳马东堂魏急波国防科学技术大学电子科学与工程学院长沙410073

协同的基本思想是通过无线网络中多个节点的互相协作来获得协同分集,从而提高系统的可靠性。将分布式空时块码(DSTBC)应用到协同中继系统中,可有效提高系统效率并获得协同分集。但是各中继节点的异步传输会破坏DSTBC码字的结构,严重影... 详细信息

协同的基本思想是通过无线网络中多个节点的互相协作来获得协同分集,从而提高系统的可靠性。将分布式空时块码(DSTBC)应用到协同中继系统中,可有效提高系统效率并获得协同分集。但是各中继节点的异步传输会破坏DSTBC码字的结构,严重影响系统性能。现有文献应用OFDM技术,可以保证基于DSTBC的协同系统在中继节点异步传输时仍获得全空间分集。但是,现有传输结构是在节点间为平衰落信道的前提下设计的,且不能直接扩展到多径衰落的情况。另外,其对应的码字需要满足一定的约束条件,限制了DSTBC在该结构下的应用。本文提出了一种新的基于OFDM的DSTBC传输结构,在节点间为多径信道和存在定时误差时,可以获得全空间分集。而且,所有可应用于同步协同系统下的码字都可以应用于此传输结构中,不需要满足额外的条件。理论分析和仿真结果表明,本文的传输结构在节点间为多径信道时可获得与现有基于OFDM的DSTBC异步协同系统在平衰落信道下一致的性能。然后,针对两中继的系统,在此传输结构的基础上,在源节点进行子载波分组和线性预编码处理,可以在获得全空间分集的同时获得全多径分集。

关键词：异步协同系统多径信道分布式空时块码 OFDM 多径分集

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中继协同系统自适应传输技术研究

中继协同系统自适应传输技术研究

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作者：邵兰北京邮电大学

学位级别：硕士

为了满足日趋增长的高速率、大容量、多类型的无线多媒体业务需求,中继协同通信成为多输入多输出(MIMO)技术之后,4G系统的新兴研究方向之一。MIMO技术虽然可获得高分集增益、提升频带利用率,但由于能量、价格、尺寸等因素的限制,以便携... 详细信息

为了满足日趋增长的高速率、大容量、多类型的无线多媒体业务需求,中继协同通信成为多输入多输出(MIMO)技术之后,4G系统的新兴研究方向之一。MIMO技术虽然可获得高分集增益、提升频带利用率,但由于能量、价格、尺寸等因素的限制,以便携为目的的移动终端使用多根天线面临困难。中继协同系统则解决了此问题,将中继节点理解为分布式天线,从而使单天线终端共享其他网络节点的空间资源,构成虚拟MIMO系统,获取空间分集,同时蜂窝小区边缘用户的性能得到提升,基站覆盖面积得到扩展。本论文主要对中继协同系统中的自适应传输技术进行设计,并分别从理论分析及仿真的角度研究其性能。论文的前期工作是对传统中继协同技术进行研究、分析性能。一方面,总结归纳了放大转发(AF)、解码转发(DF)、解码放大转发(DAF)、增量转发(IRF)、编码协同(CC)等五种传统中继转发机制的实现算法,并推导了AF、DF及DAF的成功解码概率公式。另一方面,对AF、DF、选择式解码转发(SDF)、DAF进行仿真,在不存在源节点-目的节点链路、存在该链路两种场景下,比较各转发机制的误块率(BLER)性能,同时对仿真结果进行理论分析。论文的主要工作是设计自适应中继协同技术,分别研究了单中继、多中继两种场景,在中继转发协议、协同重传、分布式空时块码(DSTBC)等技术领域引入自适应机制,从而改善系统传输的可靠性及有效性。论文所提技术包括：1.基于模拟网络编码(ANC)技术,提出一种自适应中继转发机制。首先将物理层网络编码(PNC)从操作级别及操作域两个角度进行分类,然后对PNC中应用最为广泛的一类分支ANC进行创新设计,引入星座旋转从而突破了传统NC解码需要先验信息辅助的局限。在此改进ANC算法的基础上,提出自适应中继转发机制：参照中继节点对当前帧及上一帧数据的循环冗余校验结果,转发方案在四种可选策略中自适应切换,避免误码传播的同时,能保证分集增益最大化。另外对接收机算法进行自适应设计,解码复杂度低且可有效避免相邻帧间数据的干扰。通过对分集度和吞吐量进行理论分析及性能仿真,均能发现所提机制相比于传统SDF方案的性能优势。2.基于分层调制技术,提出一种无额外资源开销的协同重传方案。首先以16QAM星座图为例,分析了分层调制同重传结合的两种传统方案：比特位置置换及QPSK符号功率置换,给出仿真结果。然后提出自适应协同重传方案：一方面,设计了新传帧和重传帧数据通过分层调制合并发送,从而使重传不消耗额外的时隙资源;另外一方面,为保证新传帧的传输不因重传而受到延迟,其传输质量亦不因新传帧存在而受到影响,设计了重传的发起者和发起时间依瞬时信道状态信息而定。理论分析和仿真结果表明,相比于传统协同重传,所提自适应重传方案可显著提高系统吞吐量,降低中断概率。3.基于最小译码复杂度准正交空时块码(MDC-QO-STBC),提出一种自适应分布式空时块码。首先设计了基于MDC-QO-STBC的DSTBC (MDC-DSTBC)构造方法,包括源节点、中继节点的处理流程。由于MDC-DSTBC满速率传输的同时不能达到满分集,而且其采用单复数符号的最大似然译码(ML),复杂度较大,进一步提出自适应的DSTBC方案：对于MDC-QO-STBC矩阵各行数据,各中继节点根据瞬时信道衰落特性自适应选择发送,使构造的DSTBC编码矩阵达到实数符号间干扰最小。从而不但实现了满速率、满分集,而且采用线性ML译码,显著降低了译码复杂度。协同中继数为4和3时的仿真结果表明,相比于MDC-DSTBC,自适应DSTBC存在BLER较低及复杂度较小的性能优势。

关键词：中继协同通信自适应传输技术中继转发机制协同重传分布式空时块码

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