协作通信系统中的选择DF中继协议研究本科毕业设计论文.doc
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1、本科毕业设计论文题 目 协作通信系统中的选择DF中继协议研究 毕业任务书一、题目协作通信系统中的选择DF中继协议研究二、指导思想和目的要求无线通信技术在近二十年来获得迅猛的进步。它的发展离不开众多基础技术,如集成电路、能量存储以及天线技术的发展。近几年来,被认为对通信技术有巨大推动作用的是MIMO技术。该技术在接收端和发射端使用多根天线,从而形成多条路径,通过数字信号处理技术对多条路径传送的信号进行形成和合并,提高了接收信号的质量和数据传送速率。协作通信正是在MIMO的推动下产生的,它把MIMO通信技术推广到更多的应用场景中。协作通信过程中一个很关键的方面就是对来自中继的源节点的信息处理。不同
2、的处理方案导致了不同的协作通信协议。研究协作通信系统中中继协议,使得系统的误码率降低,从而使整个系统的吞吐量增大。通过对通信协议的研究,来选择最优的通信协议,从而进一步推动了协作通信技术的演进与发展。本文主要研究协作通信系统中选择DF中继协议,分析在不同的协作协议下,通信系统的性能状况。三、主要技术指标1.了解MIMO的基础知识。2.分析协作通信系统中的各种协议。3.对选择DF中继协议进行分析,了解系统的信噪比和最优功率分配。四、进度和要求第1-2周:查阅资料,整理读书笔记。第3-6周:根据毕业设计任务书的要求,了解设计内容,独立撰写开题报告。第7-12周:开始写论文,进行不断的修改并完成。第
3、12周:进行最后的定稿。第13周:准备论文答辩。五、主要参考书及参考资料1 J.N.Laneman,D.N.C.Tse,and G.W.Wornell.Cooperative diversity in wireless networks:dfficient protocols and outage behavior.IEEE Transactions on Information Theory,50(12):3062-3080,December 2004.2 J.N.Laneman and G.W.Wornell.Distributed space-time coded protocols f
4、or exploiting cooperative diversity in wireless networks.IEEE Transactions Information Theory,49(10):2415-2425,October 2003.3 A.Sendonaris,E.Erkip,and B.Aazhang.User cooperation diversity,part I:System description.IEEE Transactions on Communications,51(11):1927-1938,November 2003.4 T.E.Hunter and A.
5、Nosratinia.Cooperation diversity through coding.In Proceedings of the IEEE International Symposiun on Information Theory,p.220,July 2002.5美K.J.RayLiu,埃及Ahmed K.sadek,中Weifeng Su ,阿根廷Andres Kwasinski著,任品毅译协作通信及网络M电子工业出版社2010.8学生 _ 指导教师 _ 系主任 _目 录摘 要1Abstract2第一章 绪论41.1协作通信系统中选择DF中继协议的意义、背景、现状41.1.1意义
6、41.1.2背景41.1.3现状61.2本论文所做的工作8第二章 MIMO技术以及协作分集102.1 MIMO技术的提出与发展102.2协作分集技术102.2无线信道的分集112.2.1空间分集112.2.2时间分集122.2.3频率分集122.3 协作分集技术之间的比较132.4协作通信13第三章 协作通信中各协作协议143.1协作协议143.2固定协作策略153.2.1固定放大转发协议163.2.2固定译码转发中继协议163.2.3其他协作策略173.3自适应协作策略173.3.1选择性DF中继173.3.2增量中继173.4分级协作183.4.1网络模型183.4.2分级协作协议描述20
7、3.4.3 协议分析23第四章 单中继协作通信264.1系统模型264.2 DF协议的误符号率分析284.2.1闭式SER分析284.2.2 SER上界及渐进近似294.2.3最优功率分配304.3 AF协议的SER分析304.3.1利用MGF方法的SER分析304.3.2调和平均值的简单MGF表达314.3.3 渐进紧的近似解314.3.4最优功率分配324.4 DF与AF协作增益的比较32第五章 协作通信系统中选择DF中继协议研究345.1 系统模型和协议描述345.2精确SER性能分析375.3 SER近似375.3.1 一般协作协议的SER近似385.3.2分集阶数和协作增益385.3
8、.3带宽效率与分集增益的比较395.3.4最优功率分配40第六章 结束语426.1对本论文的总结426.2对以后工作的展望42致谢44参考文献45毕业论文小结46 摘 要多天线系统是提高系统容量和可靠性的一种有效手段。但在实际应用中,由于移动终端物理条件的制约,如终端的体积、功耗、多天线的位置设置等,限制了MIMO技术的应用,为了克服这一MIMO应用的限制,必须提出超越传统点对点通信的新技术。一个无线网络系统从通常可以被看做一些试图相互通信的节点的集合。但是,从一个角度而言,因为无线信道广播特性的存在,我们可以将这些节点视为无线系统中一些分布式天线的集合。利用这一观点。网络中的节点可以相互协作
9、进行分布式传输和信息处理。一个协作节点对于源节点来说可看做作一个中继节点。因为以上的原因,协作通信可以在从在源与目的节点之间产生类似MIMO信道的独立传输链路。它是利用无线信道广播特性在节点间相互辅助的一种新的架构,可以以一种分布式的方式来进行通信处理,并能够获得在MIMO系统所得的相同的优势。这样的一种观点能够带来不同的新通信技术以提高通信容量、速率和性能;降低电池损耗和延长网路寿命;提高吞吐量和多接入方案的稳定域;扩展传输覆盖范围。近年来,人们对协作通信系统进行了许多研究。本文主要研究协作通信系统中选择DF中继协议。本文首先阐述了MIMO的概念以及在协作通信系统的应用;其次,对中继信道的概
10、念和不同的中继协议进行了讨论;最后,对本文的重点 ,选择DF中继的研究。 关键词:协作分集,协作协议,选择DF中继协议AbstractMultiple antenna system can improve the reliability and capacity of wireless communication. However, in practical applications, the physical conditions in the mobile terminals limit the application of MIMO technology. For example, th
11、e size of the mobile terminal, the power consumption, the set of multiple antennas locations. To overcome the limitations of the MIMO technology, it should be provided a new technology that beyond the Point-to-Point communications technology. A wireless network system usually is viewed as several co
12、llections of the communication between the nodes. But also, on the other hand, due to the existence of broadcast nature of wireless channel, we could regard the collection of distributed antennas in wireless system. Taking advantage of this point, nodes could be used for transferring and processing
13、on the Internet. A cooperative node could be regard as a relay node for source node. Because of above of reasons, cooperative communication could be similar with independent transmission link between the source and destination node. It is a new set of architectural that making use of broadcast natur
14、e of wireless channel. It could deal with communication in the pattern of distributed antennas. It also could get the same advantages in the MIMO system. This point could bring different kinds of new communications technology. It could gain the capacity of communication, transmission rate and proper
15、ties. It also could reduce the deterioration of battery and prolong the life of the Internet, and improve throughput and the stability region of multiply address access project, and expand the coverage of transmission. In recent years, people do a lot of researching in cooperative communication syst
16、em. This paper conducts research on DF selection relaying in cooperative communication system. At first, this paper explains the definition of MIMO and the application of it in cooperative communication system. In addition, discussing the concept of relay channel, and relaying protocol. Finally, do
17、a research on DF selection relaying which the key is of this paper. KEY WORDS:cooperative diversity,cooperative protocols,select the DF relaying protocol第一章 绪论1.1协作通信系统中选择DF中继协议的意义、背景、现状1.1.1意义 无线通信技术在近二十年来获得迅猛的进步。它的发展离不开众多基础技术,如集成电路、能量存储以及天线技术的发展。近几年来,被认为对通信技术有巨大推动作用的是MIMO技术。该技术在接收端和发射端使用多根天线,从而形成多
18、条路径,通过数字信号处理技术对多条路径传送的信号进行形成和合并,提高了接收信号的质量和数据传送速率。协作通信正是在MIMO的推动下产生的,它把MIMO通信技术推广到更多的应用场景中。协作通信过程中一个很关键的方面就是对来自中继的源节点的信息处理。不同的处理方案导致了不同的协作通信协议。协作通信一般可以分成固定中继方案和自适应中继方案。中继的处理根据所采用的协议而不同,有固定放大转发(AF)中继协议和固定译码转发(DF)中继协议。固定中继具有便于实施的优点,但其缺点是低的频谱效率。为了克服这一问题,可以采用自适应中继协议以提高有效性。自适应中继包括选择中继和增量中继技术。研究协作通信系统中中继协
19、议,使得系统的误码率降低,从而使整个系统的吞吐量增大。通过对通信协议的研究,来选择最优的通信协议,从而进一步推动了协作通信技术的演进与发展。1.1.2背景随着社会的进步、经济和科技的发展,特别是计算机、程控交换、数字通信的发展,近些年来,移动通信系统以其显著的特点和优越性能得以迅猛发展,应用在社会的各个方面。无线通信的发展潜力大于有线通信的发展,它不仅仅提供普通的电话业务功能,并能提供或即将提供丰富的多种业务,满足用户的需求,成为20世纪80年代中期以来发展最为迅速的通信方式。现代移动通信技术从模拟调制到数字调制经历了三代。第一代移动通信系统(1G)以模拟式蜂窝网为主要特征,采用频分多址(FD
20、MA)模拟调制方式,实现对网内用户的动态寻址功能,并以蜂窝式网络结构和频率规划实现载频复用,满足扩大覆盖范围和满足用户数量增长的需求。在信道动态特性匹配上,适当采用了性能较好的模拟调频方式,并利用基站二重空间分集方式抵抗空间选择性衰落。其主要代表有美国的AMPS、英国的TACS、北欧的NMT等。第二代移动通信系统(2G)以数字化蜂窝网为主要特征,采用时分多址、码分多址数字调制方式实现对网内用户的动态寻址功能,以数字式蜂窝网络结构和频率规划实现载频复用,并采用独立信道传送信令,从而提高了系统容量,使系统性能大为改善。第二代移动通信技术采用了抗干扰性能优良的数字式调制;GMSK(GSM)、QPSK
21、(IS-95);采用性能优良的抗干扰纠错编码卷积码;卷积码、级联码;采用功率控制技术抵抗慢衰落和远近效应;此阿勇自适应均衡和RAKE接收抗频率选择性衰落与多径干扰;采用信道交织吗、编码,如采用帧间交织方式或块交织方式抗时间选择性衰落;采用空间或极化分集抗空间选择性衰落。其主要代表有北美的DAMPS、IS-95CDMA和欧洲的GSM。虽然第二代移动通信系统和对于第一代移动通信系统已经有了很大的改进,但是第二代移动通信系统通常只提供低速率的语言业务。但社会信息化进程越来越快,仅仅通话已不能满足人们对信息交流的需要,除语音外,数据、图形、图像等各种信息都希望能随时获取和彼此相通,多媒体服务就变得越来
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