论文部分内容阅读
协作通信和空间分集是多用户无线通信的重要技术。协作通信通过将各邻近节点按照既定的方式共享彼此的天线进行通信，形成一种类似多天线发送的虚拟环境，以获得空间分集增益；空时分组码是一种能够提供足够的空间分集增益的空时编码方法，但其不能提供充分的编码增益。Polar码是迄今理论上可达到香农限的唯一信道编码方法，以信道极化理论为基础，具有较低的编译码复杂度。将协作通信和空间分集与Polar码结合，不仅可获得分集增益，也可获得巨大的编码增益，具有广阔的应用前景。论文首先研究了Polar码在协作通信中的应用。以典型的三节点中继信道模型为基础，考虑放大转发协议（AF）、译码转发协议（DF）两种中继转发协议，分别提出了在AF、DF下的Polar码协作编码方案，并给出了具体的方案流程图及公式推导。通过数值分析，讨论了在不同码长、码率以及不同节点间距离条件下两种方案的性能，并与同等条件下基于LDPC码协作编码方案的性能进行比较。研究结果表明，基于Polar码的协作编码方案具有优异的性能。在码率为0.25时，基于Polar码的协作编码方案性能明显优于基于LDPC码的协作编码方案，两种不同编码的编码增益差距大于2dB；并且随着节点间的距离变小，所提方案的性能改善明显。论文进一步研究了Polar码在空间分集系统中的应用。为了改善空时分组码的误码率性能，论文提出了将Polar码与空时分组码级联方案，称为Polar-STBC编码，给出了方案的框图以及具体的译码分析；数值分析了在不同码长、码率以及不同接收天线数等因素下该方案的性能。研究结果表明，Polar-STBC方案的性能随着码长的增加以及码率的减小而改善；与单独的STBC编码相比，新方案有明显的编码增益，当码率为0.5、误比特率为10-4时，方案的编码增益可达9dB。