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无线通信技术正朝着高传输速率、高有效性和高可靠性的方向发展。为了满足用户不断增长的通信业务需求,需要在未来无线通信网络中引入更多的新技术。协作中继技术的提出,打破了无线移动终端体积受限无法通过多天线技术获得空间分集增益的弊端,受到普遍关注和研究。在网络中引入中继节点可以有效提高系统频谱效率,同时降低网络成本。鉴于协作中继技术会成为未来无线通信网络实现无缝覆盖和高速传输的关键技术之一,本文对协作中继系统的中继选择及资源分配问题进行了深入的研究。
本文首先总结了协作中继系统中继选择及资源分配研究的现状,提出了目前研究存在的问题和本文的主要研究内容,接着介绍了中继相关理论基础知识和正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)技术,为全文提供了理论基础。
其次,研究了移动中继系统的中继选择问题,当中继系统中节点快速移动时,采用传统中继选择方法会存在链路持续时间较短的问题,因此提出了一种联合链路持续时间与平均速率的中继选择方法。该方法首先分析了系统采用两跳传输及协作传输两种模式下的链路持续时间,接着推导了两种模式下的链路平均传输速率,最后基于所提出的准则完成中继选择。仿真结果表明,与传统的中继选择方法相比,该方法可以使系统获得更多的数据传输,同时具有较低的中断概率。
最后,研究了OFDM移动中继系统的子载波分配及配对问题。文中以满足用户服务质量需求(Quality of Service,QoS)为目标建立优化模型,由于直接求解优化问题复杂度过高,因此提出了低复杂度的基于用户QoS的资源分配策略。针对系统资源充足的情况,提出一种平均功率分配下基于用户QoS的联合子载波分配与配对算法;当系统资源不足时,提出一种改进的子载波分配与配对算法,当采用改进的算法仍不能满足所有用户QoS时,进一步提出了保证用户公平性的比例减小用户期望数据量联合子载波分配及配对算法。仿真结果表明本文提出的方法可以有效满足用户QoS。