协作通信系统中功率分配与中继选择研究

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1、分类号______________________________密级______________________________ＵＤＣ______________________________编号______________________________全日制专业学位硕士论文协作通信系统中功率分配与中继选择研究学位申请人：邱翔学科领域：电气工程校内导师：丁青锋副教授答辩日期：2018.5.27独创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表

2、和撰写的研究成果，也不包含为获得华东交通大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人签名_______________日期____________关于论文使用授权的说明本人完全了解华东交通大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅。学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。保密的论文在解密后遵守此规定，本论文无保密内容。学生本人签名日期校内导师签名日期摘要协作通信系统中功率分配与中继选择技术研究摘

3、要高速铁路通信系统不断更新迭代，现在主要是未来长期演进的铁路通信系统（LTE-R,LongTermEvolutionforRailway）。该系统拥有更优的网络架构和更高的数据传输速率。协作通信中的中继技术是LTE-R中的关键技术之一，基于中继技术的通信网络是高速铁路公网通信系统的更优选择。协作通信的原理是无线通信环境中的用户相互利用天线协助信号的收发，形成一种虚拟的多输入多输出（MIMO,Multi-InputMulti-Output）系统。协作通信能够提高通信系统的性能及容量。协作通信系统中各节点功率分配与中继选择是协作通信中研究的两大核心问题，合理的功率

4、分配以及优秀的中继选择方案能够极大的改善系统性能，从而确保通信的质量。本论文对这两个问题展开研究，具体内容如下：本文首先对协作通信进行了概述，内容包括协作通信的基本系统模型，常用的分集技术、合并技术、中继协议以及信道衰落模型。其次研究了多中继协作系统下的功率分配问题，系统目的端具有多根天线，中继处采用译码转发协议。系统性能方面本文分析了系统的中断概率，并以最小化系统中断概率为优化目标，提出了一种基于混合遗传粒子群优化算法的自适应功率分配方法。通过仿真分析比较了所提算法和遗传算法及等功率分配方法对系统中断概率的影响。还分析了中继数目以及天线数目对系统中断概率的影

5、响。另外，本文还研究了中继处采用译码转发协议的多用户多目的节点的协作通信系统。对系统的能效进行了分析，并将最大化系统能效作为优化目标，提出了一种基于Q学习的中继选择方案。通过仿真将所提方案与其他中继选择方案进行了比较，还分析了不同电路功率、中继数目及中继位置等因素对系统能效的影响情况。关键词：无线通信，协作通信，译码转发，功率分配，中继选择IAbstractRESEARCHONPOWERALLOCATIONANDRELAYSELECTIONINCOOPERATIVECOMMUNICATIONSYSTEMABSTRACTThehigh-speedrailwayc

6、ommunicationsystemiscontinuouslyupdatedanditisnowmainlytheLongTermEvolutionforRailway(LTE-R).Thesystemhasabetternetworkarchitectureandahigherdatatransmissionrate.TherelaytechnologyincooperativecommunicationisoneofthekeytechnologiesinLTE-R.Thecommunicationnetworkbasedonrelaytechnolog

7、yisabetterchoiceforhigh-speedrailwaypublicnetworkcommunicationsystem.TheprincipleofcooperativecommunicationisthatusersusetheantennamutuallyinthewirelesscommunicationenvironmenttohelpeachothertosendandreceivesignalssoastoformavirtualMIMOsystem.Cooperativecommunicationcanimprovetheper

8、formanceandcapacity