发布时间 : 星期六 文章协作通信的中继选择算法研究学士学位论文更新完毕开始阅读
第一章绪论 3
标。此外，不同用户经历的衰落也是不一样的，自适应选择不同MIMO模式以适应信道变化，可以优化系统性能。
多用户多MIMO模式技术面临的主要问题是：1)如何利用感知信息，优化MIMO模式选择。2)如何实现低复杂度的多用户MIMO检测和干扰抵消算法。目前，国际上大部分研究主要集中于串行干扰抵消、并行干扰抵消、球形检测、树搜索检测等方法，然而这些方法还不能提供复杂性和性能的之间的良好统一。
(2) 协作MIMO和波束成形/预编码技术
协作MIMO是一种将空间上不在同一位置的天线通过某种方式“协作”在一起，形成协作多天线形式的技术。协作MIMO可用在上行或下行系统中，在协作MIMO发送方式下，多个空间信道具有较好正交性的用户可以共享相同的时域和频域资源，提高上/下行系统的容量。
协作MIMO有以下几种形式：1)基于非预编码的协作中继传输，仅需交换业务信息。2)基于MIMO预编码的协作波束成形传输，简称协作MIMO-BF，不仅需要交换业务信息，还需要交换信道信息。协作MIMO-BF技术，一方面，可以利用信道状态信息，通过基带的MIMO预编码算法，实现波束成形；另一方面，也可以利用接收端反馈的信息，进行射频的波束调整；同时获得空间分集增益、空间复用增益、天线阵列增益，大幅度提升系统性能。
协作MIMO和波束成形/预编码技术目前面临的主要问题是：1)优化的协作资源分配和管理，包括协作集合(伙伴)的优选问题；2)虚拟MIMO的协作检测与多用户干扰抑制；3)非理想信道信息条件下，如何稳健实施协作波束成形。
(3) 3GPP提出的CoMP技术
协作多点传输(CoMP，Coordinated Multi-Point)，指多个地理位置相互独立分散的传输点通过不同的协作方式(如联合传输、联合处理、协作调度等)为多个用 户服务。其中，多个传输点可以是具有完整资源管理模块、基带处理模块和射频单元的基站，或者是地理位置互异的多个射频单元RRU及天线(如分布式天线)，或者是中继节点。
CoMP技术可以分为上行多点接收和下行多点传输。下行CoMP又分为两类：1)协作调度/波束赋形(CS/CB)：利用不同小区之间的信息交互，通过对资源(时间、频率、空间等)的调度，包括波束赋形向量的调度来减少小区间干扰(ICI)，从而改
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协作通信的中继选择算法研究
善小区边缘性能，提高系统吞吐量。2)联合处理(JP)：利用不同小区基站天线到用户的空间分集来提高小区边缘用户性能。
CoMP技术目前面临的主要问题是：1)CoMP技术需要多种物理层传输技术的支持，如适应多小区联合传输的MIMO技术、预编码技术、高效的信道估计和联合检测技术等。2)先进有效的无线资源管理方案也是影响CoMP技术性能的重要因素，如小区资源分配策略、负载均衡、联合传输中协作点的优选机制。3)在引入CoMP技术后，系统中的切换场景将发生变换，现有系统中的切换策略将无法满足新场景中的切换需要，因此设计有效的切换策略成为CoMP技术中亟待解决的问题。4)协作传输中的同步协调和多普勒频偏补偿问题，被认为是公开的难题，尚待突破。
(4) IEEE提出的网络MIMO技术
网络MIMO技术通过多基站间的协作联合处理来降低小区间干扰，提升扇区频谱效率和小区边缘频谱效率，主要技术有：多基站协同的多基站预编码技术和多基站协同的单基站预编码技术。
此时，多个基站联合处理，为多个基站的用户提供数据，这需要扇区间协调和通信的配合。通过联合的信号处理，以降低扇区间干扰，提高小区边缘吞吐量。
网络MIMO技术目前面临的主要问题与CoMP技术相同。
1.3 协作通信的背景
关于协作通信的基本思想可以追溯到Cover 和El Gamal 关于中继信道的信息论特性[2]。他们分析了一个三节点网络（一个源节点，一个目的节点，一个中继节点）的容量，他们假设所有节点的工作频带相同，这样系统便可以分解为一个广播信道（从源节点来看）和一个多址信道（从目的节点来看）。
然而，在协作通信的很多方面我们考虑的与中继信道都是不同的。首先，目前的研究集中在如何产生克服衰落的分集，而Cover 和El Gamal 主要分析在加性白高斯噪声信道（AWGN，Additive White Gaussian Noise）下的信道容量[3]。其次，在中继信道中，中继的目的是为了帮助主信道，然而在协作通信中，整个系统的资源是固定的，用户既是信息源又是中继者。
第一章绪论 5
最近几年，随着分集技术的发展，协作通信成为了当前无线通信中的研究热点。研究协作通信一个主要目的就是对抗无线信道的多径衰落。因为无线信道的衰落是随机的（考虑小尺度衰落，在微小的时间和空间差别下信号的强度发生大的变化），如果S-D信道正好处于深度衰落，不利于通信；而距离源节点旁边的伙伴节点其R-D信道却可能处于很好的信道状态。因此，源节点可以寻求伙伴节点的帮助，先把数据发给伙伴节点，再由伙伴节点把数据发给目的节点。
支撑协作通信发展的另外一个技术是MIMO（多输入多输出）技术。MIMO技术利用了无线衰落信道中不同传播路径的独立性，通过在收发两端装备多副天线，能够有效的提高传输容量或者增强传输的可靠性。然而，对于很多价格低廉，体积小巧的设备（例如无线传感器节点、手机等），装备多个天线是非常困难的，如果能够将处于一个区域内部彼此邻近的多个节点联合起来，形成一个虚拟的MIMO阵列，就有能够获得传统MIMO的传输效果[4]。
1.4 论文的主要工作
本文主要对协作通信中继节点选择进行研究，综述当前协作通信中的相关知识、关键技术和一些中继选择算法，并对其进行分析比较。内容结构安排如下：
第一章：主要介绍了无线通信结束的发展和协作通信的研究背景及论文的主要结构安排。
第二章：主要介绍了协作通信相关概念以及协作通信中的关键技术，重点介绍了协作分集技术和中继转发策略。
第三章：主要研究了协作通信的好处、系统模型和中继选择算法的分类，并且代表性的介绍了机会中继选择算法、贪婪算法和基于延时的伙伴选择算法。
第四章：主要对中继转发策略AF、DF和机会中继选择算法作了一些简单的仿真和性能分析。
第五章：总结与展望，对论文中待研究的问题综述性地进行介绍。