【摘 要】
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为了扩大通信覆盖范围,提高通信的可靠性,协同通信技术逢时而生,它以共享为思路,通过共享用户彼此的天线发射信号,获得分集增益。如今,协同通信技术在移动自组网中广泛应用,然而,在该场景下,终端设备往往采用电池供电,受到能量和成本的限制,对功耗有一定的要求。连续相位调制(Continuous Phase Modulation,CPM)由于其相位连续和恒定包络的特性,可以使用低成本的非线性功率放大器并且能
【基金项目】
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科技部重大研发计划参与课题,2018YFB2101300,智慧城市信息-物理融合关键技术开发与应用,2019.07-2022.06;
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为了扩大通信覆盖范围,提高通信的可靠性,协同通信技术逢时而生,它以共享为思路,通过共享用户彼此的天线发射信号,获得分集增益。如今,协同通信技术在移动自组网中广泛应用,然而,在该场景下,终端设备往往采用电池供电,受到能量和成本的限制,对功耗有一定的要求。连续相位调制(Continuous Phase Modulation,CPM)由于其相位连续和恒定包络的特性,可以使用低成本的非线性功率放大器并且能量消耗较小,因此非常适合与协同通信技术结合使用。此外,设备之间进行协同传输的常用方式有分布式空时编码与分布式波束成形,尽管性能优越,但在移动自组网中,这两种方式对节点之间的协调要求过高,信息都很难在不断移动的协同节点间及时地获得反馈。在此背景下,本文研究了以阻继网络为代表的移动自组网中的协同传输技术,并以较小的性能损失避免了复杂的协调处理。主要研究内容如下:首先,对CPM的特点和基本原理进行了较为全面的阐述,包括信号的定义、相位状态、调制解调方式。接着具体分析了协同通信中的关键技术,并给出了不同转发与合并方式下的性能仿真比较。然后,本文研究了CPM信号的功率谱密度(PSD)和信道容量,讨论了计算CPM信号的功率谱密度的两种方式,仿真研究了调制参数对PSD的影响,并推导和仿真了CPM在AWGN信道和瑞利信道下的信道容量。紧接着,引入了高可靠性的LDPC码,结合CPM频谱高效的特点,将连续相位调制与LDPC码形成编码调制系统,并仿真了LDPC-CPM系统中在不同参数下的综合性能,以便选取兼顾频谱效率和功率效率的最佳参数。最后,本文引入并介绍了阻继网络,它是移动自组网的一种,具有低复杂度、低延时、高稳定性的特点。针对阻继网络中协同节点过多导致的系统开销过大的问题,本文设计了一种基于剩余能量和信道状态的多中继选择方式,通过设置权值函数,在信息得以正常传输的前提下,提高了网络生存时间,并与基于CSI的传统中继选择方式进行了仿真对比。然后,为了减少阻继网络中节点之间协同传输需要的协调,设计了一种基于LDPC-CPM和随机相位旋转的协同传输方式,并对其信道容量和性能做了仿真分析,该方法不需要过多的中继协调处理即可快速传输信息,在阻继网络中非常适用。
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