无线宽带传输中继系统中的优化设计研究

• 作 者: 王胜男
• 机 构: 东南大学
• 出 处: 东南大学
• 发表日期: 2008年期
• 关键词: 中继系统 无线网络 中继协议 信道容量

在无线网络中，中继可引入空间分集的优势，克服衰落，提高无线系统的通信质量。而在未来的宽带无线传输系统中，信道一般都是频率选择性衰落的。正交频分复用技术(OFDM)能够有效对付频率选择性衰落，它将总带宽分成若干正交子载波，每个子载波的带宽足够小，因此子载波上的信道衰落是平坦的，从而避免了因频率选择性衰落带来的符号间干扰。在系统资源有限的情况下，如何在各跳链路问合理分配功率，进一步提高中继系统的性能增益已受到越来越多的关注。本文主要就平坦衰落和频率选择性衰落两种信道条件下中继系统中的功率分配问题进行研究，在现有中继协议和已有算法的基础上提出了一种简化的功率分配方案。
现在常用的中继协议包括：非再生(AF)、再生(DF)、选择译码前向(SDF)和增量放大前向(IAF)。本论文中仅讨论了非再生和再生两种协议，首先分析两种中继系统的数学模型，然后分析中继系统中分别基于信道容量最大准则和基于误码率最小准则的功率分配，信道条件分为平坦衰落和频率选择性衰落。
对于平坦衰落中继系统中的功率分配问题，可采用采用拉格朗日乘数法对信道容量公式或误码率公式求解。频率选择性衰落中继系统中的功率分配问题则等价于OFDM中继系统的功率分配，分成两部分求解：OFDM 子载波对内的最优功率分配；子载波对的选择和如何将功率分配到每个子载波对上。通过仿真，对各算法的信道容量、误码率、计算复杂度等性能进行了分析与比较。
仿真结果表明，在频率选择性衰落中继系统中，由于充分利用信道状态信息，采用基于信道容量最大准则的优化功率分配可以使信道容量提高1倍以上：采用基于误码率最小准则的优化功率分配，中继系统的误码率也有明显降低，而计算的复杂度却有明显的下降。