基于分布式空时协作通信系统的空时码和协作分集技术研究

摘要

协作分集通过单天线移动终端之间的协作，形成虚拟天线阵列，实现空间分集，能够切实地利用空间资源来提高系统的性能，包括提升系统容量、有效对抗衰落以及降低系统的服务中断概率等。
　　 本文主要研究了协作分集的三种中继协作模式--放大前传(AF)、译码前传(DF)和编码协作(CC)，其中重点研究了空时编码协作分集，以及协作分集在无线Ad hoc网络中的应用。
　　 论文首先介绍了协作分集的实现原理和分布式空时协作系统的系统模型。接着分别研究各种中继协作模式，说明了各种中继协作模式下的系统等效信道模型及其具体实现过程，并从信息论的角度分析了系统性能。最后研究协作分集在Ad hoc网络中的应用，包括激励网络的用户参与协作的机制、协作伙伴的选择。
　　 本文的主要工作是：
　　 论文首先研究了协作分集技术中的AF和DF协作模式。论述了系统处于AF和DF协作模式时的等效信道模型，从信息论角度分析了系统在这两种协作模式下的误码率性能和服务中断概率，并在仿真中比较了它们对系统性能的影响。在有CRC校验的DF协作模式中，当中继节点没能正确译码源节点所传数据时，接收数据将被完全丢弃，系统返回到非协作传输模式。针对于此，论文提出一种改进算法，仿真结果证明：在信噪比较低时，该方法将带来2dB左右的性能改善。
　　 在研究了普通编码协作实现过程的基础上，论文利用简单而高效的Alamouti空时分组码的思想实现了分布式的空时协作分集，仿真结果表明该方法比AF和DF更能提升系统的性能。
　　 研究了协作分集在Ad hoc网络中的应用。对于Ad hoc网络中存在自私节点可能不愿参与协作通信的问题，论文阐述了如何有效地激励网络中用户参与协作的机制。
　　 为了节省协作Ad hoc网络的资源，需要在网络进行协作通信之前确定参与协作通信的节点间的伙伴关系，论文研究了协作伙伴的选择策略，提出了一种适用于协作Ad hoc网络的改进协作伙伴选择策略。