合作通信中多用户单中继传输的关键技术研究

• 作 者: 王继舜
• 机 构: 北京大学
• 出 处: 北京大学
• 发表日期: 2010年期
• 关键词: 合作通信 中继选择 多址接入中继信道 网络编码 信道编码

自从用户合作分集的概念提出以来,合作通信技术在蜂窝网络、Ad hoc网络、无线局域网和无线传感器网等领域的研究已经成为热点之一,它具有高分集增益和高能量效率的优点。该技术尤其适用于终端不能使用多天线的系统,几个单天线中继帮助源节点将信息传送到目的节点,从而实现发射分集。　　
目前,合作通信的研究主要集中于三节点模型,即用户节点、中继节点、目的节点三个节点之间的合作通信;而对于有多用户、单中继的场景,有关研究相对较少。因此,本文主要研究了多用户单中继的合作传输场景中的几个关键技术。　　
首先,对于合作通信中的中继选择问题,针对中继节点只与单用户节点进行合作通信的情况,本文提出了一种兼顾传输性能和公平性的折衷中继选择算法,推导了该算法下用户节点的中断概率表达式,并给出了误码率和中断概率的仿真结果。与轮转选择算法和最佳中继选择算法相比,折衷的中继选择算法在保证了合作传输的公平性的同时,也能够具有较好的传输性能,在二者之间达到了较好的平衡。　　
其次,由于当用户节点过多时,单个中继节点为整个系统带来的性能改进比较小,本文又将网络编码引入进了多用户、单中继模型中,形成了一个多址接入中继信道MARC。在此模型下,通过网络编码与信道编码的联合设计,改善了系统的传输性能,并利用目的节点到中继节点的反馈信息,对原始的网络编码与信道编码联合设计方案做了进一步的改进。中继节点可以根据用户节点与目的节点之间的直接连接信道的状况,决定要转发两个用户节点的信息,或者只转发信道状况较差的那个用户节点的信息,或者不传输任何信息以节省节点资源。然后,本文又对改进方案的中断概率和吞吐量进行了公式推导和仿真。与原始的联合设计方案相比,改进的方案的吞吐量得到了很大的改善。