解碼轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)作通信系統(tǒng)自適應傳輸技術研究.pdf

1、協(xié)作通信是未來無線通信系統(tǒng)對抗多徑衰落、提供高速率服務所需的關鍵技術之一。通過允許鄰近節(jié)點共享彼此的天線發(fā)送信息，協(xié)作通信技術不僅利用中繼傳輸擴大了網(wǎng)絡的覆蓋范圍，并且形成了虛擬的多天線陣列，獲得了空間分集增益。然而，受半雙工工作模式的限制，中繼對信號的轉(zhuǎn)發(fā)往往需要占用額外的時間或頻率資源，導致了協(xié)作系統(tǒng)的頻譜效率較低，極大地限制了協(xié)作通信技術的應用。采用自適應傳輸技術，能夠充分利用協(xié)作系統(tǒng)中各支路的信道狀態(tài)信息，有效地提高系統(tǒng)的頻譜效

2、率。相比自適應放大轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)，自適應解碼轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)允許源和中繼采用不同的調(diào)制階數(shù)發(fā)送信號，從而更靈活地適應信道的變化情況，更充分地發(fā)揮自適應傳輸提高頻譜效率的作用。本文主要研究自適應傳輸技術在解碼轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)作通信系統(tǒng)中的應用，包括發(fā)射機信號的星座圖映射方案、接收機的分集合并技術、中繼的轉(zhuǎn)發(fā)方案以及自適應調(diào)制策略，對于提高協(xié)作通信系統(tǒng)的頻譜效率具有一定的應用價值。
　　針對自適應調(diào)制常用的多電平調(diào)制方式（M-QAM）功率效率較低的問題，為采

3、用最大比合并器的多中繼自適應選擇解碼轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)設計了一種星座圖映射方案。通過調(diào)整源和中繼發(fā)送信號中各比特的星座圖映射順序，平均了信號合并后各比特的可靠性，提高了M-QAM調(diào)制方式的功率效率以及系統(tǒng)的分集合并增益。為了充分體現(xiàn)出星座圖映射信息對信號合并性能的影響，推導了適用于不同調(diào)制階數(shù)信號合并的軟比特最大比合并器的新的誤比特率表達式，為星座圖方案設計提供了理論依據(jù)。此外，提出了一種低復雜度的啟發(fā)式算法，獲得了星座圖設計問題的次優(yōu)解。

4、>　　研究了自適應固定解碼轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)中接收機的選擇合并技術,以降低中繼的錯誤傳播對協(xié)作系統(tǒng)性能的影響，并解決不同調(diào)制階數(shù)信號的合并問題。與最大似然檢測器和最大比合并器相比，選擇合并器的結(jié)構(gòu)更加簡單、復雜度較低。改進了傳統(tǒng)的適用于同分布信道下相同調(diào)制階數(shù)信號合并的比例選擇合并器（SSC），使其適用于非同分布信道下不同調(diào)制階數(shù)信號合并的情況。改進后的合并器為各支路分配不同的比例系數(shù)，這樣不僅能夠體現(xiàn)出各源-中繼信道不同的可靠性，并且能夠反映出

5、調(diào)制階數(shù)的不同對信號傳輸性能的影響。另外，設計了一種采用比例選擇合并器的解碼轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)的慢速自適應調(diào)制策略，以提高系統(tǒng)的頻譜效率。
　　為了在合并信號時更準確地用比例系數(shù)衡量各分集支路的可靠性，提出了一種單中繼自適應固定解碼轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)中的增強型比例選擇合并器（ESSC）。與傳統(tǒng)的比例選擇合并器僅利用了各支路的平均信噪比不同，在生成比例系數(shù)時增強型比例選擇合并器還利用了中繼-目的的瞬時信噪比。增強型比例選擇合并器以稍高的計算復雜度為代價

6、，進一步減輕了錯誤傳播效應的影響。在此基礎上，提出了解碼轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)的一種功率分配方案，并設計了慢速和快速兩種自適應調(diào)制策略。
　　為采用選擇合并器的單中繼自適應解碼轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)設計了三種復雜度不同的智能轉(zhuǎn)發(fā)方案，包括采用離散功率控制、連續(xù)功率控制和功率分配的智能轉(zhuǎn)發(fā)方案。智能轉(zhuǎn)發(fā)可以在中繼處充分地利用源-中繼的瞬時信噪比信息,優(yōu)化源和中繼的發(fā)射功率，能夠有效地提高系統(tǒng)的功率效率，極大地降低錯誤傳播對解碼轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)作性能的影響。最后，為提高頻