协作通信中的优化功率分配算法的研究.pdf

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1、TheResearchontheOptimalPowerAllocationintheooperativeCommunicationSystemsThesisSubmittedtoZhejiangNormalUniversityinpartialfulfillmentoftherequirementforthedegreeofMasterofEngineeringbyYongduoYang(PhysicalElectronics)ThesisSupervisor：ProfessorChunjiangDuanmuJune，2012协作通信中的优化功率分配

2、算法的研究摘要多输入多输出(使用多个发射天线和多个接收天线)技术己被人们证明在同样的频率范围内，可以在很大程度上提高无线通信系统的容量，因此多输入多输出技术是第四代移动通信中的核心技术之一。但多输入多输出技术要求终端用户必须设置多根天线，即增加了终端用户设备的尺寸、硬件复杂度和能量消耗。近年来，A．Sendonaris等人提出了一种新的空间分集技术——协作通信，它在多用户通信环境中，用户终端彼此共享天线和其它资源，构成虚拟的多输入多输出通信系统以克服无线信道的多径衰落和提高系统的性能。协作通信还可以在不增加基站的发射功率的情况下，提高基站的覆盖范围。并

3、且在无线通信协议WiMax中，可以利用Mesh技术来实现协作通信。因此，协作通信是近年来的研究热点之一，其中协作通信系统的功率分配问题、中继节点选择问题和中断概率问题是协作通信中的研究难点。本文主要研究在不同协作方式和不同中继节点个数的情况下协作通信系统的功率分配问题。本文的主要内容包括：l本文从无线通信传输的基础出发，介绍了无线信道的传输特性，主要包括路径传输损耗、多径衰落效应和无线信道衰落的统计模型。介绍了协作通信的基本原理和协作中继网络的结构分类。分析了协作分集技术和合并技术，通过计算机仿真，比较了几种合并技术的性能。2回顾了一种智能演化算法差分

4、演化算法，并对该算法做了详细的介绍。3描述了一个单天线多中继节点的放大转发协作通信系统，分析了该系统的传输性能，逐步推出了该系统的误符号率。根据该系统的总功率恒定的要求，将该系统的误符号率作为目标函数，总功率恒定作为约束条件，用差分演化算法分配该系统源节点和各个中继节点的功率。通过计算机仿真，将本文提出的功率分配方法与等功率分配方法做仿真比较，仿真结果表明不管中继采用4个中继节点还是6个中继节点，本文提出的功率分配算法比等功率算法有3～5dB的增益，仿真结果说明了本文所提出的功率分配算法的优越性。4提出了一种新的协作通信协议。首先给出了新的协作通信的协

5、作过程，不同于一般的协作通信两个阶段，本文提出的新协议分为三个阶段。在第二个阶段中给出了一种中继节点选择策略，先从中继协作区域选择一个最佳中继节点，再选择一个离最佳中继节点最近的节点也作为数据信息传输的中继节点，一共有两个中继节点参与协作通信。接着，本文按照新协议的三个阶段，分析了各阶段的信噪比。最后推导出新协议下协作通信的误符号率。类似上一章的算法，把系统的误符号率作为目标函数，总功率恒定作为约束条件，运用差分演化算法把总功率合理的分配给源节点和两个中继节点。通过计算机仿真，比较了本文算法和等功率分配算法，仿真结果表明本文所提出的算法优于已有的算法。

6、综上所述，本文对协作通信中的功率分配算法做了研究，提出的功率分配算法比等功率算法更能降低系统的误符号率，提高协作通信系统的性能。关键词：多输入多输出；协作通信；误符号率；中继选择；功率分配‘THERESEARCHoNOPTD江AI．POWERALLOCATIONINCOOPERATI、厂ECOMMUNICATIONSYSTEMSABSTRACTThemulti—inputmulti-output(usingmultipletransmissionandreceiverantennasMIMO)techniquehasbeenprovedtobeable

7、togreatlyenhancethechannelcapacityofthewirelesstransmissionsystemsunderthesamefrequencyspectrum．Forthisreason，ithasbeenselectedaSthekeytechniqueinthe4Gwirelesssystems．However，thistechniquerequirestheenduserstoinstallmanyantennasandthusincreasesthesizeoftheenduserequipment，thecom

8、plexityofthehardware，andtheenergyconsumption．A．