分布式空时分组码译码转发的协同分集技术研究

针对已有协同方案中存在的一些问题,提出了一种新的基于分布式空时分组编码的译码转发协同分集方案,设计了适合协同分簇多跳无线传感网的网络协议,讨论了协同同步情况和伙伴分配算法,仿真了新的协同分集方案的性能并验证了新方案和新协议的有效性。

水声通信系统中分布式空时分组码的研究

协作传输可以获得无线信道内在的空间分集,有效改善通信系统的性能,增加通信系统的覆盖范围。对水声通信系统中两中继节点协作的译码转发方案进行了研究,提出了基于译码转发协议(DF)的分布式空时分组扩频编码(DSTBSC)方案,该方案可以克服多径衰落对分布式空时分组码(DSTBC)信号正交性的影响。给出了DSTBSC方案的系统模型,着重分析了在采用两中继译码转发时,中继节点的误码对水声通信系统性能的影响。在接收端不考虑信号冲突的情况进行仿真,结果表明,与直接传输方案相比,采用两中继节点、译码转发的DSTBSC方案,在两中继节点处均无误码和一个中继有误码时在相同的比特误码率(BER)条件下均可获得约4dB的分集增益,增加了传输距离。

一种中继网络中分布式空时分组码的设计

在传统的使用分布式空时分组码的中继系统中,中继节点生成码字矩阵需要控制信息开销,中继节点数目不能变化,因此无法适应实际通信场景。针对此缺陷,文章提出了一种新的分布式空时分组码编码方法,该方法在传统多输入多输出系统中引入分布式空时分组码,并采用放大转发协议。中继节点生成码字矩阵和相互协作时不需要控制信息开销,从而提高了协作通信系统的适应性和系统性能。最后MATLAB仿真结果表明,该方法在全分集、全速率和译码复杂度方面都具有更优异的性能。

源辅助下的分布式空时分组码中继传输策略

为了提高协作网络的系统性能以降低误码率,提出一种源辅助分布式传输策略,并将其应用于分布式正交和准正交空时分组码。该策略要求目的节点在中继传输的两个阶段都接收来自源节点的信号,从而可以充分利用源节点到目的节点的直传链路资源。理论分析和计算机仿真证明了该策略的有效性。

协作MIMO中分布式空时编码技术的研究

利用单天线终端相互协作,形成虚拟多天线发射阵列,结合接收端基站多天线接收,以此实现协作MIMO系统,同时将MIMO中的空时编码理论应用其中,可以有效利用空间分集增益和编码增益,抵抗多径衰落并提高系统性能。其中,由于分布式空时分组码(D-STBC)能有效地利用空间分集,且编码简单、性能优越,因而重点研究其在协作MIMO中的运用,对其进行了建模,设计了D-STBC接收端检测器结构,指出极大似然(ML)检测的复杂度随协作节点数的增加呈指数增长,并推导了在ML检测下的系统成对差错概率(PEP)性能;同时介绍了基于空间复用的分布式垂直型贝尔实验室分层空时编码(D-VBLAST),它可以有效地提高数据传输速率(吞吐量),且译码算法复杂度可以随着数据速率的增加线性升高,适合于相对较高SNR的协作MIMO传输系统。

基于信道编码及空时编码级联的两用户协同分集

传统协同分集通过使网络中各单天线用户共享彼此天线,形成虚拟多天线阵列来实现空间分集,使得体积和功耗受限的网络终端也能获得分集增益,然而这并没有将信道编码和空时编码结合起来以使系统得到编码增益。为了能够获得编码增益来进一步改善系统性能,本文提出了一种基于信道编码和分布式空时分组码级联方式下的两用户协同分集方案,并且在准静态的瑞利衰落信道下对系统误码性能进行了理论推导和系统仿真,给出了误比特率的上限解析表达式。在协同用户间信道存在噪声的情况下,我们分别对CRC-DSTBC和CC-DSTBC级联下的发射方案进行了性能分析和系统仿真。仿真结果表明:即使协同用户间的信道存在噪声,本文所提出的协同分集方案与传统协同分集相比,不但获得了分集增益,同时也得到了编码增益,系统误比特率大大降低,从而显著提高了系统性能,并且这也和理论分析相吻合。

多用户空时协作中的功率分配研究及SER分析

提出选择中继协议下多用户空时协作的最佳功率分配策略,并对系统误符号率进行分析。通过推导系统的中断概率及其高信噪比下的近似界,得到关于功率分配系数的中断概率近似界函数,对函数进行极小值研究,从而获得最佳功率分配的策略,在此基础上分析了MPSK调制的系统误符号率。使用该方法获得最优功率分配因子,并推导了系统误符号率上界。该策略所获最佳分配因子的误符号率与实际仿真的最小误符号率间的误差很小,而且最佳功率分配下的系统性能最优。

协作发射分集系统及其误码性能分析

协作分集(cooperative diversity)技术通过使网络中各单天线用户共享彼此天线,形成虚拟的多天线阵列来实现发射或接收分集,并结合一定的编码方式,可以有效地提高系统性能。多载波码分多址(MC-CDMA,multi-carrier code division multiple access)技术将数据调制到各个子载波上发送,可以有效地抵抗信道频率选择性衰落的影响。由此提出了无线网络中频率选择性衰落信道环境下的一种基于分布式空时分组码(DSTBC,distributed space time block code)和MC-CDMA的协作发射分集方案,建立了协作用户间的误码表示模型,基于该模型推导了在协作条件下整个系统误码性能的理论表达式。分析了协作用户间的平均解码差错概率对系统误码性能的影响,并给出了仿真结果。结果表明,本系统相对于未编码的MC-CDMA系统获得了明显的性能增益,同时仿真也较好地验证了理论结果。

一种新的两用户协作分集方案及其性能研究

该文提出了一种基于信道编码和分布式空时分组码级联下的两用户协作分集方案,并且在准静态的瑞利衰落信道下对此方案的系统容量,中断概率以及误比特率进行了理论推导和系统仿真,分别给出了解析表达式和数值结果。通过将信道编码和空时码引入到协作分集中,系统容量得到显著改善,同时中断概率也明显降低。在协作用户间信道存在噪声的情况下,对卷积码与分布式空时分组码级联下的发射方案进行了性能分析和仿真。仿真结果表明:即使协作用户间的信道存在噪声,该文所提方案在各方面都优于传统协作分集,系统容量明显增大,中断概率及误比特率大大降低。

基于DSTBC-MC-CDMA的无线网络协同发射分集系统

协同分集(cooperative diversity)技术通过使网络中各单天线用户共享彼此天线,形成虚拟的多天线阵列来实现发射或接收分集,可以有效地提高系统性能。该文提出无线网络中频率选择性衰落信道环境下的一种基于分布式空时分组码(Distributed Space Time Block Code,DSTBC)和MC-CDMA的协同发射分集方案,并给出了系统实现。建立了误码模型,探讨了协同用户间的信道状态信息(CSI)对系统误码性能的影响,分析了误码性能的上限,并给出了仿真结果。结果表明,DSTBC-MC-CDMA系统相对于未协同的MC-CDMA系统,获得了明显的性能增益。

一种协同分集方案的误码性能分析

协同分集(cooperative diversity)技术通过为网络中某些单天线用户寻找若干个用户作为"伙伴",并共享彼此天线,形成虚拟的多天线阵列,来实现多天线分集,结合分布式空时分组编码(Distributed Space Time Block Code,DSTBC),可以有效地提高系统性能.多载波码分多址(Multi-Carrier Code Division Multiple Access,MC-CDMA)技术将数据调制到各个子载波上发送,可以有效地抵抗信道频率选择性衰落的影响.本文提出了无线网络中频率选择性衰落信道环境下的一种基于分布式空时分组码和MC-CDMA的协同发射分集方案,建立了协同用户间的误码表示模型,基于该模型推导了协同分集方案误码性能的理论表达式,并分析了协同用户间的平均解码差错概率对系统方案误码性能的影响,同时给出了仿真结果.结果表明,DSTBC-MC-CDMA相对于未协同的MC-CDMA系统获得了明显的性能增益,同时仿真也较好地验证了理论结果.

Raptor码在下行协作无线蜂窝系统中的研究

不同于传统的采用固定码率编码的协作中继系统,在发送端不知道信道状态信息(channel state in formation,CSI)时,提出协作蜂窝系统下行链路中使用无限码率Raptor码及分布式空时分组码(distributed space-time block code,DSTBC)的新方案,并研究该方案有效性、可靠性和健壮性的问题。理论分析和仿真结果证明,当发送端不知道CSI时,结合应用Raptor码和DSTBC,即使在低信噪比(signal-to-noise ratio,SNR)环境中仍能降低总传输时间及能量消耗,给无线蜂窝系统带来显著的性能增益。

Spatial channel pairing-based maximum ratio combining algorithm for cooperative relay networks

To improve the reliable performance of information transmission in cooperative relay networks, the scheme of the max-rate spatial channel pairing （SCP） based on maximum ratio combining （MRC） is proposed. The scheme includes three steps： channel phase cancellation, MRC, and SCP. Eventually, the solution of the scheme is modeled as convex optimization. The objective function of the optimization problem is to maximize the transmission rate and the optimization variable is the strategy of pairing between the uplink spatial sub-channels of each user and the corresponding downlink spatial ones. The theorem of the arrangement inequalities is adopted to obtain the approximate closed-form solution of the optimal pairing for this convex optimization. Simulation results demonstrate that compared to the existing distributed space-time block coding and coherent combined schemes without SCP, the proposed max-rate SCP plus MRC algorithm achieves appreciable improvements in symbol error rate in medium and high signal-to-noise ratio regimes. The achievable performance gain is due to the use of maxrate SCP.