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无线信道中多径衰落是限制无线通信速率和质量提高的一个主要因素,分集技术是对抗无线信道中的多径衰落的有效方法。作为一种典型的空间分集技术,多输入多输出(MIMO)技术不仅能够提高通信的可靠性,还能够改善通信的有效性。但由于受到移动终端体积、功率、天线位置等因素的限制,MIMO技术往往难以在移动终端上直接应用。近年来,基于中继的协作通信技术通过有效利用空间分集,显著改善通信系统的性能。协作通信技术还可以利用纠错码以进一步提高系统性能。作为一种能够逼近香农限的优异差错编码技术,本文采用具有常规码型的线性结构的乘积累加码(PA),利用其码字内码元间固有的相关性等特点作为协作系统的前向纠错部分。混合ARQ技术(HARQ)结合了前向纠错(FEC)和反馈重发(ARQ)两者的优点,充分利用了重传和纠错机制,可以提供很高的可靠性。协作网由于有转接节点的中继,整个网络性能得到了增强。本文将HARQ技术引入协作网中,以期进一步提高系统的吞吐量。同时针对编码协作中并行编码方式码字设计的复杂度问题及协作系统中的重传机制,提出了一种改进协作方案。在后向纠错中通过重传发送码字的部分分组码块,并充分利用用户间信道的信道状态信息,引入了链路自适应技术。本文将改进的协作方案与非协作信道及非自适应的协作方案的吞吐量和误比特率进行了对比,仿真结果表明,较非协作方式的HARQ,改进后的方案吞吐量有明显提高,并且可靠性也增长显著。较非自适应的协作方案,吞吐量相近而可靠性有明显的增长,该方案在兼顾系统可靠性的同时提高了系统的吞吐量。
本文首先阐述了协作分集研究的进展,对协作分集理论进行了讨论;其次,介绍了协作通信中三种主要协作模式:放大转发、译码转发和编码协作。并对其中一种典型的协作分集方案:译码转发进行了讨论,在瑞利衰落信道传输环境下对译码转发和编码协作系统的误码率性能进行了分析,重点分析了译码转发协议的中断概率以及误符号率性能;最后,在对译码转发协议的分析基础上,本文提出一种改进方案,根据中继节点至目的节点链路状况来控制中继节点的重传机制,采用自适应调制的协作编码部分重传机制,提高了系统的吞吐量和BER性能。