分布式空时编码系统中的中继选择和功率分配算法研究

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多中继放大转发(AF, Amplify and Forward)和译码转发(DF, Decode and Forward)协议的主要缺点是中继采用正交子信道传输降低了频谱利用率。这引发了人们对分布式空时编码(DSTC, Distributed Space Time Coding)的研究。目前多中继AF协议的中继选择和功率分配算法研究较多,但是通常只考虑不同中继使用正交信道传输的情况,而结合DSTC进行中继选择和功率分配算法的研究还不多。本文在研究多中继AF协议的基础上,针对DSTC系统的中继选择算法和功率分配算法开展研究。首先,介绍分集技术、协作通信和空时编码相关知识,在此基础上引入DSTC,重点分析基于AF的DSTC,并给出对应的准正交空时编码(QOSTC, Quasi-Orthogonal Space Time Code)。然后,针对DSTC系统中最大似然(ML, Maximum Likelihood)检测计算复杂度高的问题,我们利用线性分散码(LD, Linear Dispersion)的线性性质,将迫零(ZF, Zero Forcing)检测算法用于基于LD的DSTC。该ZF检测算法在基本保持误比特率(BER, Bit Error Rate)性能的同时,降低了检测的计算复杂度。接着,研究DSTC系统的中继选择算法,推导DSTC系统中信宿的接收信噪比(SNR, Signal to Noise Ratio)表达式,研究基于SNR准则的中继选择算法,为了降低算法的计算复杂度,使用一种次优中继选择算法,减少中继选择搜索次数。最后将该算法与已有算法作仿真比较。最后,研究DSTC系统的功率分配算法,研究一种最大化信宿接收SNR的功率分配算法,该算法利用调和平均准则对多个中继进行功率分配,将信源和中继的功率分配问题转化为对信源功率的一维搜索问题。该算法能够根据信道条件调整信源和中继的发射功率。最后仿真对比中继选择和功率分配的两种结合方案:中继选择之后功率分配和中继选择同时功率分配,从仿真结果可以看出两种结合方案的BER性能接近,但是中继选择同时功率分配的方案具有更高的计算复杂度。
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