1、本科毕业设计论文题 目 协作通信系统中的选择 DF 中继协议研究毕业任务书一、题目协作通信系统中的选择 DF 中继协议研究二、指导思想和目的要求无线通信技术在近二十年来获得迅猛的进步。它的发展离不开众多基础技术，如集成电路、能量存储以及天线技术的发展。近几年来，被认为对通信技术有巨大推动作用的是 MIMO 技术。该技术在接收端和发射端使用多根天线，从而形成多条路径，通过数字信号处理技术对多条路径传送的信号进行形成和合并，提高了接收信号的质量和数据传送速率。协作通信正是在 MIMO 的推动下产生的，它把 MIMO 通信技术推广到更多的应用场景中。协作通信过程中一个很关键的方面就是对来自中继的源节
2、点的信息处理。不同的处理方案导致了不同的协作通信协议。研究协作通信系统中中继协议，使得系统的误码率降低，从而使整个系统的吞吐量增大。通过对通信协议的研究，来选择最优的通信协议，从而进一步推动了协作通信技术的演进与发展。本文主要研究协作通信系统中选择 DF 中继协议，分析在不同的协作协议下，通信系统的性能状况。三、主要技术指标1.了解 MIMO 的基础知识。2.分析协作通信系统中的各种协议。3.对选择 DF 中继协议进行分析,了解系统的信噪比和最优功率分配。四、进度和要求第 1-2 周:查阅资料,整理读书笔记。第 3-6 周：根据毕业设计任务书的要求，了解设计内容，独立撰写开题报告。第 7-12
3、 周：开始写论文，进行不断的修改并完成。第 12 周：进行最后的定稿。第 13 周：准备论文答辩。五、主要参考书及参考资料1 J.N.Laneman,D.N.C.Tse,and G.W.Wornell.Cooperative diversity in wireless networks:dfficient protocols and outage behavior.IEEE Transactions on Information Theory,50(12):3062-3080,December 2004.2 J.N.Laneman and G.W.Wornell.Distributed spa
4、ce-time coded protocols for exploiting cooperative diversity in wireless networks.IEEE Transactions Information Theory,49(10):2415-2425,October 2003.3 A.Sendonaris,E.Erkip,and B.Aazhang.User cooperation diversity,part I:System description.IEEE Transactions on Communications,51(11):1927-1938,November
5、 2003.4 T.E.Hunter and A.Nosratinia.Cooperation diversity through coding.In Proceedings of the IEEE International Symposiun on Information Theory,p.220,July 2002.5美K.J.RayLiu， 埃及 Ahmed K.sadek， 中 Weifeng Su ， 阿根廷Andres Kwasinski 著，任品毅译 协作通信及网络M 电子工业出版社 2010.8学生 _ 指导教师 _ 系主任 _西北工业大学明德学院本科毕业设计论文目 录摘 要
6、 .1Abstract.2第一章 绪论 .41.1 协作通信系统中选择 DF 中继协议的意义、背景、现状 .41.1.1 意义 .41.1.2 背景 .41.1.3 现状 .61.2 本论文所做的工作 .8第二章 MIMO 技术以及协作分集 .102.1 MIMO 技术的提出与发展 .102.2 协作分集技术 .102.2 无线信道的分集 .112.2.1 空间分集 .112.2.2 时间分集 .122.2.3 频率分集 .122.3 协作分集技术之间的比较 .132.4 协作通信 .13第三章 协作通信中各协作协议 .143.1 协作协议 .143.2 固定协作策略 .153.2.1 固定放
7、大转发协议 .163.2.2 固定译码转发中继协议 .163.2.3 其他协作策略 .173.3 自适应协作策略 .173.3.1 选择性 DF 中继 .173.3.2 增量中继 .173.4 分级协作 .183.4.1 网络模型 .183.4.2 分级协作协议描述 .203.4.3 协议分析 .23第四章 单中继协作通信 .264.1 系统模型 .26西北工业大学明德学院本科毕业设计论文4.2 DF 协议的误符号率分析 .284.2.1 闭式 SER 分析 .284.2.2 SER 上界及渐进近似 .294.2.3 最优功率分配 .304.3 AF 协议的 SER 分析 .304.3.1 利
8、用 MGF 方法的 SER 分析 .304.3.2 调和平均值的简单 MGF 表达 .314.3.3 渐进紧的近似解 .314.3.4 最优功率分配 .324.4 DF 与 AF 协作增益的比较 .32第五章 协作通信系统中选择 DF 中继协议研究 .345.1 系统模型和协议描述 .345.2 精确 SER 性能分析 .375.3 SER 近似 .375.3.1 一般协作协议的 SER 近似 .385.3.2 分集阶数和协作增益 .385.3.3 带宽效率与分集增益的比较 .395.3.4 最优功率分配 .40第六章 结束语 .426.1 对本论文的总结 .426.2 对以后工作的展望 .4
9、2致谢 .44参考文献 .45毕业论文小结 .46西北工业大学明德学院本科毕业设计论文1摘 要多天线系统是提高系统容量和可靠性的一种有效手段。但在实际应用中，由于移动终端物理条件的制约，如终端的体积、功耗、多天线的位置设置等，限制了 MIMO 技术的应用，为了克服这一 MIMO 应用的限制，必须提出超越传统点对点通信的新技术。一个无线网络系统从通常可以被看做一些试图相互通信的节点的集合。但是，从一个角度而言，因为无线信道广播特性的存在，我们可以将这些节点视为无线系统中一些分布式天线的集合。利用这一观点。网络中的节点可以相互协作进行分布式传输和信息处理。一个协作节点对于源节点来说可看做作一个中继
10、节点。因为以上的原因，协作通信可以在从在源与目的节点之间产生类似 MIMO 信道的独立传输链路。它是利用无线信道广播特性在节点间相互辅助的一种新的架构，可以以一种分布式的方式来进行通信处理，并能够获得在 MIMO 系统所得的相同的优势。这样的一种观点能够带来不同的新通信技术以提高通信容量、速率和性能；降低电池损耗和延长网路寿命；提高吞吐量和多接入方案的稳定域；扩展传输覆盖范围。近年来，人们对协作通信系统进行了许多研究。本文主要研究协作通信系统中选择 DF 中继协议。本文首先阐述了 MIMO 的概念以及在协作通信系统的应用；其次，对中继信道的概念和不同的中继协议进行了讨论；最后，对本文的重点 ，
11、选择 DF 中继的研究。关键词：协作分集，协作协议，选择 DF 中继协议西北工业大学明德学院本科毕业设计论文2AbstractMultiple antenna system can improve the reliability and capacity of wireless communication. However, in practical applications, the physical conditions in the mobile terminals limit the application of MIMO technology. For example, the si
12、ze of the mobile terminal, the power consumption, the set of multiple antennas locations. To overcome the limitations of the MIMO technology, it should be provided a new technology that beyond the Point-to-Point communications technology. A wireless network system usually is viewed as several collec
13、tions of the communication between the nodes. But also, on the other hand, due to the existence of broadcast nature of wireless channel, we could regard the collection of distributed antennas in wireless system. Taking advantage of this point, nodes could be used for transferring and processing on t
14、he Internet. A cooperative node could be regard as a relay node for source node. Because of above of reasons, cooperative communication could be similar with independent transmission link between the source and destination node. It is a new set of architectural that making use of broadcast nature of
15、 wireless channel. It could deal with communication in the pattern of distributed antennas. It also could get the same advantages in the MIMO system. This point could bring different kinds of new communications technology. It could gain the capacity of communication, transmission rate and properties
16、. It also could reduce the deterioration of battery and prolong the life of the Internet, and improve throughput and the stability region of multiply address access project, and expand the coverage of transmission. In recent years, people do a lot of researching in cooperative communication system.
17、This paper conducts research on DF selection relaying in cooperative communication system. At first, this paper explains the definition of MIMO and the application of it in 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文3cooperative communication system. In addition, discussing the concept of relay channel, and relaying protoco
18、l. Finally, do a research on DF selection relaying which the key is of this paper. KEY WORDS:cooperative diversity,cooperative protocols,select the DF relaying protocol西北工业大学明德学院本科毕业设计论文4第一章 绪论1.1 协作通信系统中选择 DF 中继协议的意义、背景、现状1.1.1 意义 无线通信技术在近二十年来获得迅猛的进步。它的发展离不开众多基础技术，如集成电路、能量存储以及天线技术的发展。近几年来，被认为对通信技术有
19、巨大推动作用的是 MIMO 技术。该技术在接收端和发射端使用多根天线，从而形成多条路径，通过数字信号处理技术对多条路径传送的信号进行形成和合并，提高了接收信号的质量和数据传送速率。协作通信正是在 MIMO 的推动下产生的，它把 MIMO 通信技术推广到更多的应用场景中。协作通信过程中一个很关键的方面就是对来自中继的源节点的信息处理。不同的处理方案导致了不同的协作通信协议。协作通信一般可以分成固定中继方案和自适应中继方案。中继的处理根据所采用的协议而不同，有固定放大转发（AF）中继协议和固定译码转发（DF ）中继协议。固定中继具有便于实施的优点，但其缺点是低的频谱效率。为了克服这一问题，可以采用
20、自适应中继协议以提高有效性。自适应中继包括选择中继和增量中继技术。研究协作通信系统中中继协议，使得系统的误码率降低，从而使整个系统的吞吐量增大。通过对通信协议的研究，来选择最优的通信协议，从而进一步推动了协作通信技术的演进与发展。1.1.2 背景随着社会的进步、经济和科技的发展，特别是计算机、程控交换、数字通信的发展，近些年来，移动通信系统以其显著的特点和优越性能得以迅猛发展，西北工业大学明德学院本科毕业设计论文5应用在社会的各个方面。无线通信的发展潜力大于有线通信的发展，它不仅仅提供普通的电话业务功能，并能提供或即将提供丰富的多种业务，满足用户的需求，成为 20 世纪 80 年代中期以来发展
21、最为迅速的通信方式。现代移动通信技术从模拟调制到数字调制经历了三代。第一代移动通信系统（1G）以模拟式蜂窝网为主要特征，采用频分多址（FDMA）模拟调制方式，实现对网内用户的动态寻址功能，并以蜂窝式网络结构和频率规划实现载频复用，满足扩大覆盖范围和满足用户数量增长的需求。在信道动态特性匹配上，适当采用了性能较好的模拟调频方式，并利用基站二重空间分集方式抵抗空间选择性衰落。其主要代表有美国的 AMPS、英国的TACS、北欧的 NMT 等。第二代移动通信系统(2G)以数字化蜂窝网为主要特征，采用时分多址、码分多址数字调制方式实现对网内用户的动态寻址功能，以数字式蜂窝网络结构和频率规划实现载频复用，
22、并采用独立信道传送信令，从而提高了系统容量，使系统性能大为改善。第二代移动通信技术采用了抗干扰性能优良的数字式调制；GMSK（ GSM） 、QPSK(IS-95) ;采用性能优良的抗干扰纠错编码卷积码；卷积码、级联码；采用功率控制技术抵抗慢衰落和远近效应；此阿勇自适应均衡和 RAKE 接收抗频率选择性衰落与多径干扰；采用信道交织吗、编码，如采用帧间交织方式或块交织方式抗时间选择性衰落；采用空间或极化分集抗空间选择性衰落。其主要代表有北美的 DAMPS、IS-95CDMA 和欧洲的 GSM。虽然第二代移动通信系统和对于第一代移动通信系统已经有了很大的改进，但是第二代移动通信系统通常只提供低速率的
23、语言业务。但社会信息化进程越来越快，仅仅通话已不能满足人们对信息交流的需要，除语音外，数据、图形、图像等各种信息都希望能随时获取和彼此相通，多媒体服务就变得越来越有必要。第三代无线通信系统以多媒体业务为主要特征，支持速率 100Mb/s 的多媒体宽带数据业务，在系统适配信道与用户二重动态特性的基础上又引入了业务的动态性。它继续采用第二代所采用的行之有效的措施，对扩频方式中由于扩频码性能的不理想带来的多址干扰、远近效应等采用了多用户 检测、智能天线、发端分集、空时编码等；针对数据业务要求误码率低且实时性要求不高的特点，对数据业务此阿勇了性能更优良的 turbo 码。第三代移动通信系统及其下一代移
