无线中继网络中的频率复用与中继选择研究.pdf

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无线中继网络中的频率复用与中继选择研究昵氡本┯实绱笱ЧぱР┦垦培养单位:专业:研究生:指导教亓北京邮电大学通信与信息系统梁憨杨大成教授二零一零年四月
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顋/。疺\独创性虼葱滦声明关于论文使用授权的说明保密论文注释:本学位论文属于保密在一年解密后适用本授权书。非保密论文注本人声明所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得北京邮电大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。申请学位论文与资料若有不实之处,本人承担一切相关责任。本人签名:学位论文作者完全了解北京邮电大学有关保留和使用学位论文的规定,即:研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京邮电大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘,允许学位论文被查阅和借阅;学校可以公布学位论文的全部或部分内容,可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。C艿难宦畚脑诮饷芎笞袷卮斯娑释:本学位论文不属于保密范围,适用本授权书。导师签名:/\
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无线中继网络中的频率复用与中继选择研究摘要作,复杂的分布式空时编码需要知道网络全局信息。由于这些困难的存了系统的容量、覆盖和可靠性,在无线传感器网络、无线络存在较大的共道干扰。针对这个问题,本文在固定两跳蜂窝中继网络准则下分别加以阐述,并进行理论与仿真分析。该方法通过频段在划分小化小区间干扰,最终提高小区的频谱效率。通过分析干扰分布,从直传用户和中继用户的信干噪比表达式中提取出影响共道干扰的关键参数:中继站与基站的发射功率之比。在优化的中继站和基站发射功率下,协作中继作为一种虚拟多天线技术,可以在慢衰无线信道中获取显著增益。最初,大多数解决方案需要通过设计分布式空时编码方案以实现同频段上中继传输的同时进行。然而,如果存在多个中继节点相互协在,,即用户只与一个“最佳”中继节点协作。协作中继充分利用无线传输的广播特性,以低成本的构建方案显著提升纭无线网络以及移动蜂窝网络中有着广泛的应用前景。因此,本文以无线中继网络为研究背景,对其无线资源管理中的频率复用和中继选择进行了全面而深入的研究。在无线中继网络中,中继节点的增加使得数据从源节点到达目标节点的传输占用更多的无线资源。因此,为提高频谱利用率,需要使用较小的频率复用因子,例如同一小区内的不同中继节点使用相同的频率资源与其服务的移动终端进行通信。然而,这种资源复用使得无线中继网中提出一种基于静态资源规划的频率复用方法,在两种不同的中继复用区域的特定分配及复用和方向性天线的使用,消除了小区内干扰,并最提出的频率复用方法较已有方法可以获得明显的频谱效率性能提升。由于无线中继网络的协作分集是通过节点之间的相互合作完成的,所以中继协作策略对系统性能至关重要。中继协作策略包括协作方式和中继选择,前者决定了协作条件和协作形式,而后者决定了协作对象。北京邮电大学博上学位论文
网络整体性能以及节点间公平性等因素,其设计将直接影响节点乃至整个网络的性能。本文在中继选择方面的工作分别针对基于中继站协作和首先,研究了固定两跳蜂窝中继网络下的中继选择问题。提出一种分布式中继选择方法,该方法利用基于非合作博弈论的功率分配结果,,在消耗能量最小化和数据速率最大化两个优化目标下分别对发射功率和数据速率进行联合优化。同时,该方法考虑了中继站的负载情况,不会导致小区负载失衡现象的出现。相对于基于信干噪比的其次,研究了用户协作无线中继网络的中继选择问题。推导出了中继节点在既定目标速率约束下是否可用的充分条件和必要条件。充分条件的应用可以缩减最佳中继节点的搜索时间,并降低计算复杂度,但有些许性能损失。提出两种基于不同开销的半分布式中继选择算法。这两种低复杂度、低开销算法均以中断概率为优化目标,同时确保源节点之中继协作策略在设计时需要根据具体应用场景综合考虑节点自身性能、用户协作的两种无线中继网络为背景展开。中继选择算法,我们设计的两种中继选择算法在其优化目标上均获得了相应的增益,并保证了小区的负载平衡。间的公平性。开销较大算法较开销较小算法可以获得更好的容量性能。之后,将这两种算法应用到固定两跳蜂窝中继网络中。在这两种网络环境下,两种算法较现有算法均可以大幅降低中断概率,保证源节点之间的公平性,且至少没有容量损失。关键词:协作中继用户协作机会中继频率复用中继选择北京邮电大学博