协作无线通信系统中继选择算法的研究

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协作通信利用分集技术和中继传输技术实现了网络节点之间的相互协作,构成“虚拟天线阵列”,获得了分集增益,提高了系统容量和降低网络成本。和译码转发相比,放大转发(Amplify-and-forward, AF)协议具有简单易实现的优点。本文基于多中继放大转发无线协作通信网络的中继选择技术开展研究,针对传统中继选择算法考虑两跳链路瞬时信噪比存在的执行难和复杂度高的问题,研究了基于部分链路瞬时信噪比的中继选择算法,并通过引入阈值使算法灵活地在算法性能和复杂度之间取得了折中。主要研究内容如下:  首先,研究了完美信道状态信息(Channel State Information,CSI)条件下低复杂的中继选择算法。结合最佳调和平均算法和源-中继门限算法,提出了一种基于约化调和平均中继选择算法。该算法首先在中继节点处设置信噪比门限值,然后将源节点到中继节点链路瞬时信噪比大于门限值的中继作为待选中继。最后在待选中继集合中通过最佳部分信道约化调和平均表达式选出最佳中继。仿真结果表明:与传统中继选择算法相比,所提算法不仅能够降低系统复杂度,而且性能更优,在中继个数较多时均可逼近传统最佳调和平均算法。  其次,研究了不完美信道状态信息存在过时误差情况下的中继选择算法。针对过时 CSI放大转发协作网络数据传输和中继选择过程中信道信息不一致问题,提出了一种基于平均信噪比门限判决中继选择算法。该算法首先在目的节点处设置信噪比门限值,将中继-目的链路过时瞬时信噪比大于门限值的中继加入候选中继集合。其次计算了直传链路源-目的链路平均过时信噪比和第一跳链路平均过时信噪比乘积。最后在待选中继集合中选择最大信噪比乘积对应的中继为最佳中继。仿真结果表明:不完美 CSI情况下提出的算法比已有的算法大约有1dB性能优势,且明显地降低了系统复杂度。
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