无线通信系统协作分集技术研究

《无线通信系统协作分集技术研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、西南交通大学硕士研究生学位论文第l页第1章绪论本章首先简单介绍了无线通信技术的快速发展及协作分集技术的产生。在此基础上，介绍了协作分集技术的研究现状及发展前景，最后介绍论文的主要研究内容和论文的基本结构。1．1无线通信技术发展及其面临的新挑战近些年来，伴随着日趋激烈的国际经济和技术竞争，全球范围内移动无线通信技术取得了前所未有的发展，这种发展的势头还在延续，甚至更快。与此同时，因特网(Intemet)不论是技术还是业务也以空前的速度向前发展。随着便携式微机、掌上电脑、智能手机以及个人数字助理(PDA)等的普及，人们对以无线方式随时随地地接入因特网获取信息将

2、会有越来越迫切的需求，这种需求从最初简单的收发e-mail，到进行网络浏览、获取多媒体信息及其他多种服务。因此，未来的无线通信网络需要支持以实时和大数据量为特征的多媒体业务，就必须提供能承载和支持高速、高效率业务的能力。目前全世界范围内得到广泛应用的第二代移动通信系统主要有GSM系统和IS．95CDMA系统。其中GSM系统可以提供2．4k．9．6kb／s以及14．4kb／s的电路交换语音业务，还可以通过GPRS和EDGE分别提供144kb／s和384kb／s的分组交换数据业务。IS．95系统能够提供可变速率接入，其峰值速率分别可以达到9．6kb／s和14．

3、4kb／s，还可以通过使用蜂窝数据分组数据(CDPD)网络来提供19．2kb／s的数据业务。目前，第三代移动通信系统(3G)主要有欧洲的WCDMA、北美的CDMA2000以及中国的TD．SCDMA方案。但是3G移动通信系统所能够提供的业务能力与人们的期望仍相去甚远。对于宏小区或快速移动用户，3G系统仅能够提供384kb／s或更低的接入速率：只是对于室内用户，3G系统才可以提供2Mb／s的接入速率。很显然，第二代和第三代移动通信系统还难以完全满足多媒体业务的需要。因此，必须研究具有更高速率的通信系统，以适应未来高速无线多媒体业务的需要。1．2协作分集技术及其

4、国内外研究现状-制约未来宽带无线通信系统传输速率和传输可靠性的主要障碍是由无线信号的多径传输所引起的衰落、移动台的快速移动所引起的多普勒频移以及多个用户同时进行通信所引起的多用户之间的干扰。为了对抗无线衰落信道的多径效应和时变性，首先应采用更适合于其传输特性的技术，以降低传输差错率；其次，在不增加发送功率或系统带宽的情况下，克服多径衰落的有效方法是采用各种分集技术。西南交通大学硕士研究生学位论文第2页近年来提出的多输入多输／丑(Multiple．InputMultiple—Output，MIMO)技术是一种在发送端和接收端均采用多天线阵列的无线传输技术。理

5、论分析表明，当接收天线数大于发射天线数时，信道容量会随着发射天线的个数呈线性增长，从而突破了传统单输入单输出(SISO)信道的香农容量限。多输入多输出眦MO)技术因其潜在的巨大信道容量而具有广泛的应用前景，成为了移动通信系统的一种关键技术，并逐渐被新一代无线通信系统的主流协议所接纳。尽管MIMO技术具有明显的优势，但是由于受移动终端体积和功耗的限制，以及理想的MIMO多天线系统要求相邻天线之间的间距要远大于电波波长，使得在移动终端上很难安置多天线。为了克服上述问题，位于移动通信系统同一蜂窝内的不同用户可以通过协作发射信号来实现分集发送。这种移动终端相互协作

6、发射信号，进而增加发射分集增益的技术称为协作分集。协作通信基本思想源自T．M．Cover和E1Gamal的中继信道信息论的开拓性工作【361。此外，T．M．Cover和E1Gamal在文献[361中首次提出了协作通信领域的很多基本思想。需要强调的是，协作分集的思想虽然来源于中继通信，但是在许多方面却不同于中继通信。首先，在中继通信中，中继节点的作用是形成主信道，它是单纯作为中继而存在的，本身没有信息要传送，而协作分集的通信机制更为复杂，远不止是一个简单的中继问题。‘在协作分集中每个用户既要中转其合作伙伴的信息，还要发送自己的信息，即在协作分集技术中，中继节

7、点的作用是协助、增强主信道。此外，在协作分集中，用户间的信道是有噪声的，也就是说，不能保证每个用户都可以成功接收并正确检测到其合作伙伴发送的信息。最关键的是，传统的中继没有分集的功能，而通过协作可以使单天线用户也获得分集增益。当然，协作分集不局限于两个用户之间的协作，可以是多用户之问的相互协作，即一个用户可以同时拥有多个合作伙伴。协作分集可以让多个用户以共享天线和其他网络资源的形式构造“虚拟阵列V从'’，利用分布式传输和信号处理获得分集增益。自Sendonaris等人明确提出协作分集概念以来，相关研究引起了人们的广泛关注。协作分集的思想具有非常广阔的应用前

8、景，协作分集不局限于蜂窝系统，同样或者可以说更加适用于无线Adho