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无线通信中协作分集技术的研究

祁丽娟  
【摘要】: 多输入多输出(MIMO)技术是无线通信领域的重大突破,它能够极大地提高通信系统的容量和频谱利用率。但由于受天线尺寸、功耗和硬件复杂度等多方面因素的限制,MIMO技术在无线移动终端中难以实现。为此,人们提出了协作分集技术,其基本思想是系统中的每个终端可以拥有自己的一个或多个合作伙伴,合作伙伴共享彼此的天线,构成虚拟的MIMO系统,从而使单天线的移动终端实现了空域分集。 本论文针对协作分集领域的协作方案设计和资源优化分配策略展开研究,提出了一种带宽高效的协作分集方案,然后引入可调功率分配因子,并提出一种功率分配方法进一步提高了资源利用率。主要工作概括如下: 1.以典型的两用户协作场景为研究对象,提出一种基于16-HPSK调制技术的固定型中继转发协作方案。推导了协作用户采用十六进制超相移键控(16-HPSK)星座调制时,系统的端到端的误比特率性能的闭式解,从理论上证明了所提方案相对于基于正交调制的协作方案,具有更高的频谱利用率。仿真结果验证了理论推导的正确性。 2.针对固定型中继转发协议非协作时的功率浪费问题,提出基于16-HPSK调制技术的选择型中继转发协作方案。相对于固定型中继,所提方案对信道状况有更好的适应性,提高了资源利用率。 3.针对等功率分配方案缺乏对信道状况的自适应的问题,引入功率分配因子,提出了基于16-HPSK调制技术的固定型中继和选择型中继协作方案的最优功率分配。仿真结果表明,最优功率分配相对于等功率分配有更大的性能增益,且增益大小与用户间信道质量有关。


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