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1、南 京 工 程程 学 院毕业设计计说明书书(论文文)作 者： 林森 学 号：224000924414 系 部：康康尼学院院 专 业：通通信工程程（计算算机通信信）题 目：无无线协作作系统的的仿真与与性能分分析 （协作作策略） 指导者： 杨洁洁 讲师 评阅者： 220133 年 6 月 南 京Wireelesss CCoopperaativve CCommmuniicattionn syysteem ssimuulattionn annd pperfformmancce aanallysiisA Diisseertaatioon SSubmmittted toNanjjingg Innstiit
2、utte oof TTechhnollogyyFor thee Accadeemicc Deegreee oof BBachhelooroff ScciennceBySen LinnSupeerviisedd byyLecttureer JJie YanngColllegee off Coommuuniccatiion EnggineeeriingNanjjingg Innstiitutte oof TTechhnollogyyJunee20133 摘要要为了满足足人们对对无线多多媒体通通信业务务不断增增长的需需要，协协作通信信技术应应运而生生。本文文研究了了无线协协作通信信中的部部分协作作策
3、略。其其中比较较主流的的是放大大转发（AAF）和和解码转转发（DDF）。本本文首先先分析了了不同协协作策略略的工作作原理，然然后利用用MATTLABB来仿真真了不同同信噪比比下AFF和DFF协作通通信系统统的误码码率性能能。从仿仿真结果果可以对对以下一些些问题进进行判断断：在不不同信道道条件下下，AFF、DFF和传统统的直连连方式相相比优势势在哪里里，缺点点在哪里里。通过过比较相同同的信噪噪比条件件下不同同传输方方式的误误比特率率以及功功耗等参参数可以以判断一一种无线线通信方方式的优劣，而而这次研研究，就就是要运运用MAATLAAB软件件，来完完成对不不同协作作策略以以及不使使用协作作情况下下
4、的通信信效果的的仿真，从从而得以以判断不不同通信信方式的的好坏，加加深对自自身专业业的了解解。本文文的研究究成果，可可以为无无线通信信系统的的建模和和设计提提供理论论依据。本论文的的主要内内容包括括：无线线协作通通信原理理；协作作通信中中不同协协作策略略；MAATLAAB仿真真流程，用用MATTLLAAB编程程实现无无线协作作通信系系统仿真真。关键词：协作通通信；放放大转发发；解码码重传；误码率率AbsttracctIn oordeer tto ssatiisfyy peeoplless grrowiing wirreleess mulltimmediia ccommmuniicattionn
5、 seerviice neeeds, coollaaborratiion, coommuuniccatiion tecchnoologgy eemerrgedd. TThiss paaperr sttudiies thee wiirellesss cooopeerattivee coommuuniccatiionss coollaaborratiion strrateegy. Whhichh iss ammpliifieed mmoree maainsstreeam forrwarrdinng (AF) annd ddecoode forrwarrd (DF). TThiss paaperr
6、annalyyzess thhe ddifffereent colllabboraatioon sstraateggy wworkks, theen uuse MATTLABB too siimullatee thhe aamouunt of diffferrentt SNNR AAF aand DF coooperratiive commmunnicaatioon ssysttem BERR peerfoormaancee. FFromm thhe ssimuulattionn reesullts cann bee seeen: iss too coompaare diffferrentt
7、chhannnel conndittionns, AF, DFF, aand commparred to thee trradiitioonall sttraiightt eddge wheere shoortccomiingss whheree thhe ssamee SNNR ddifffereent traansmmisssionn biit eerroor rratee annd ppoweer cconssumpptioon aand othher parrameeterrs tto jjudgge tthe merritss off a wirreleess commmunnica
8、atioon ssysttem thee maajorr paarammeteers of thiis sstuddy iis tto uuse MATTLABB sooftwwaree too coomplletee coollaaborratiive strrateegiees ffor diffferrentt ciircuumsttancces andd wiithoout thee coollaaborratiion of thee coommuuniccatiion ressultts oof tthe simmulaatioon, so thaat iit ccan detter
9、mminee thhe ddifffereent commmunnicaatioon ggoodd orr baad wway to deeepenn thheirr prrofeessiionaal kknowwleddge. Thhe rreseearcch rresuultss caan pprovvidee a wirreleess commmunnicaatioon ssysttem moddeliing andd deesiggn pprovvidee a theeoreeticcal bassis.The maiin cconttentts oof tthiss paaperr
10、inncluude: wiirellesss cooopeerattivee coommuuniccatiion theeoryy; ccolllaboorattivee coommuuniccatiion in diffferrentt coollaaborratiion strrateegy; MAATLAAB ssimuulattionn prroceessees, M ccolllaboorattionn wiith MATTLLAAB pproggrammminng wwireelesss ccommmuniicattionn syysteem ssimuulattionn.Keyw
11、wordds: Cooopeerattivee Coommuuniccatiion AFF DDF BERR目录第一章 绪论111.1选选题背景景与意义义11.2 研究现现状11.3 论文文主要研研究内容容2第二章 协作通通信概述述42.1 协作通通信系统统模型442.2几几种中继继方式简简介52.2.1固定定放大转转发协议议简介662.2.2 固固定解码码转发协协议简介介72.2.3 几几种其他他的协作作策略882.3 几种合合并方式式概述992.4分分集增益益10第三章 主要程程序及流流程图112第四章 仿真结结果与分分析2004.1 AF与与DF的的理论和和实际误误码率比比较200第五章
12、总总结与展展望244致谢266参考文献献27附录A 主要程程序288南京工程学院毕业设计（论文）第一章 绪论1.1选选题背景景与意义义无线协作作系统因因为其在在增加系系统可靠靠性以及及传输速速率上的的作用，近近年来称称为了研研究的热热点之一一，在无无线环境境中，单单天线便便携式移移动节点点可以协协调地共共享其他他节点的的资源，在在源节点点与目的的节点之之间构建建多条通通信链路路，形成成一个MMIMOO系统，从从而为小小型移动动设备的的MIMMO实用用化提供供了一条条出路。在在不久的的将来，协协作通信信技术将将会发展展成为未未来无线线通信领领域广泛泛采用的的传输技技术之一一，因此此本次毕毕业设计
13、计有着非非常重要要的实际际意义，因因为协作作通信的的策略研研究是信信息社会会的主要要支柱, 是国国家国民民经济的的神经系系统和命命脉,是现代代高新技技术的重重要组成成部分,作为学学生，有有必要对对国内外外关于无无线协作作通信理理论的研研究成果果有一定定的了解解。无线通信信发展至至今，随随着人们们对高速速率数据据业务和和服务质质量要求求的不断断提高，要要求下一一代无线线通信系系统能够够提供更更高的传传输速率率和质量量更高的的无线覆覆盖，然然后无线线信道固固有的衰衰落特性性会导致致信号传传输质量量的下降降，在实实际无线线通信系系统中，通通常只在在基站端端配置多多根天线线，而对对于移动动终端，由由于
14、体积积，重量量以及功功耗方面面的限制制，在其其上配置置多跟天天线的方方法难以以实现，为为了解决决这一问问题，实实现终端端的分送送分集，产产生了一一种新的的空间分分集方式式，这种种方式被被称作协协作分集集，分集集增益通通过网内内移动终终端的相相互协作作获得，网网内多个个移动终终端组成成协作伙伙伴，协协作伙伴伴之间对对数据进进行中继继转发，即即每个移移动终端端都不仅仅发送自自己的信信息，还还要发送送协作伙伙伴耳朵朵信息，通通过使用用伙伴的的天线来来发送经经历独立立衰落的的副本，从从而使单单天线的的移动终终端也能能实现空空间分集集。111.2 研究现现状一个无线线网络系系统通常常可以被被看做一一些试
15、图图相互通通信的节节点的集集合，但但是从一一个角度度而言因因为无线线通信广广播的特特性存在在，我们们可以把把这些节节点近似似的看做做是分布布天线集集合，利利用这一一理论依依据，网网络中的的节点就就可以利利用相互互协作来来进行信信息处理理和分布布式传输输，可以以吧一个个协作节节点看做做源节点点的中继继节点，因因为以上上的原因因，协作作通信就就可以在在源目的的节点之之间构成成类似于于MIMMO信道道的独立立传输链链路。2从本质上上来说，可可以把协协作通信信看做一一种广义义的MIIMO概概念，它它可以利利用无线线通信广广播特性性而在节节点之间间产生能能够相互互辅助的的一种新新的结构构，可以以用分布布
16、式的方方法来进进行通信信处理，并并且能够够获得与与MIMMO系统统相仿的的优势，这这种方法法可以产产生新的的通信技技术从而而使信道道容量以以及其性性能得到到提高，并并且降低低了电池池的损耗耗从而延延长了网网络寿命命，而且且还提高高了吞吐吐量以及及多接入入方案的的稳定域域，扩展展传输范范围，提提供多媒媒体通信信中源-信道编编码方式式的折中中协作通信信主要是是考虑协协作通信信中大多多数的物物理层问问题并阐阐述在写写作框架架下的不不同和提提升之处处。要求求对分布布式空时时和空频频编码方方案有一一定的了了解，学学会不同同的协作作通信方方案来降降低收发发机的复复杂度，研研究写作作时的能能量效率率问题，同
17、同时还要要考虑到到实际的的传输，处处理，接接收和能能量损耗耗。协作作网络这这一阶段段主要研研究协作作通信物物理层上上的影响响，包括括MACC层网络络层和应应用层，主主要考虑虑多接入入情况下下协作通通信在容容量和稳稳定域提提高方面面的效果果，研究究语音内内容的特特殊属性性如何能能够通过过有效的的资源分分配来进进行调整整，并进进一步提提高网络络的性能能，对信信道编码码和多媒媒体内容容之间的的折中效效应要有有一定的的了解。而而为什么么要研究究和开发发无线协协作通信信呢？无无线信道道的衰落落特性是是阻碍信信道容量量增加和和服务质质量改善善的主要要原因之之一，而而MIMMO技术术室应对对衰落的的有效方方
18、法，但但是MIIMO技技术要求求每个通通信设备备必须具具有多根根天线，往往往不易易实现，协协作通信信策略正正式在这这种背景景下应运运而生的的，协作作通信的的概念是是建立在在中继信信道模型型的基础础上，受受MIMMO技术术的启发发而提出出的，在在无线协协作通信信领域中中等到广广泛的应应用，称称为下一一代无线线通信技技术的重重要研究究领域。 针对传传统用户户，协作作策略要要求用户户在正交交子信道道上进行行中继传传输，导导致系统统频谱利利用率效效率低的的问题，分分别提出出了单天天线和多多天线目目的端场场景下的的结合分分布式空空空编码码DSTTC和分分布式预预编码DDP方案案。110 ,从而而解决了了
19、上述的的问题。1.3 论文文主要研研究内容容近年来，随着无无线通信信技术的的快速发发展，人们对对于无线线通信的的质量及及性能提提出了很很高的要要求。下下一代无无线通信信系统不不仅需要要提高数数据传输输速率,而且还要要确保系系统能够够满足不不同媒体体所要求求的服务务质量。无无线信道道衰落极极大地限限制了无无线通信信的性能能，而分集集技术则则能很好好地对抗抗无线信信道衰落落，基于分分集技术术出现了了MIMMO、协协同通信信等技术术5。MIMOO技术是是实现高高数据速速率、高高传输质质量和高高系统容容量的未未来高速速宽带移移动通信信系统的的关键技技术之一一,具有有广阔的的应用前前景，目前针针对单纯纯
20、MIMMO系统统的研究究已日渐渐成熟。相相对而言言，协同通通信能以以较低的的硬件复复杂度获获得分集集增益,相关技技术尚在在快速发发展中。对对于协同同无线通通信系统统,协同同中继策策略是目目前研究究的热点点问题6。在AF中中继策略略的基础础上对单单源单宿宿多中继继半双工工两跳MMIMOO无线网网络的分分布式中中继策略略进行了了研究和和分析。对对于这样样的中继继网络，目前已已有很多多文献对对其进行行了分析析，并提出出了相应应的分布布式中继继方案，其中包包括在中中继节点点进行QQR分解解的中继继方案:QR-P-QQR、QQR-PP-ZFF和ZFF-P-QR,以及在在目的节节点进行行QR分分解的中中继
21、方案案:MFF和MFF-RZZF。本本文首先先对QRR-P-QR、QQR-PP-ZFF和ZFF-P-QR三三种方案案进行研研究和分分析77。本次毕业业设计的的主要研研究对象象就是对对协作策策略，协协作通信信技术可可以提高高无线通通信链路路的可靠靠性，是是当前研研究的重重点之一一，当系系统设计计者能够够更好地地了解信信道条件件，多用用户通信信环境等等，就能能够充分分利用这这些因素素来提高高系统的的性能，协协作通信信的目的的就是充充分利用用网络中中的节点点资源来来帮助有有通信需需求的节节点进行行高速可可靠地无无线通信信8。协作作通信策策略根据据通信伙伙伴节点点的方式式不同，可可分为FFIXEED-
22、RRELAAYINNG,SSELEESTIION-Rellayiing，IIncrremeentaal-RRelaayinng等几几种协作作通信策策略99。55第二章协协作通信信概述2.1 协作通通信系统统模型协作通信信可以有有效的解解决无线线通信中中的低信信噪比信信号检测测、信号号编码和和断续通通信等难难题，协协作通信信的目的的就是充充分利用用网络中中的空余余节点资资源来帮帮助有通通信需求求的节点点进行可可靠、高高速地无无线通信信。目前前，无线线通信中中的移动动电话业业务、数数据业务务、多媒媒体业务务正在迅迅速发展展，未来来无线网网络将承承担更多多的高质质量的业业务，因因此对信信息速率率等系
23、统统性能提提出了相相当高的的要求。因为MIIMO系系统能较较大的提提高系统统容量，所所以提出出了虚拟拟MIMMO系统统（分布布式MIIMO系系统），也也就是我我们所说说的协作作通信技技术，MMIMOO系统的的收发两两端有多多个独立立天线，而而协作通通信技术术则是单单天线的的收发节节点。利利用空间间其他的的一些节节点，然然后采用用协作的的方式来来构成分分布式MMIMOO系统，从从而获取取MIMMO系统统所具有有的系统统性能 和直连连不同，协协作通信信中用户户和基站站是通过过如图22.1所所示的中中继信道道来产生生的。中中继信道道可看做做是源和和目的节节点之间间添加的的一个辅辅助信道道。因此此协作
24、通通信中最最关键的的一个过过程就是是对来自自中继的的源节点点信息进进行处理理。而不不同的处处理方法法也就产产生了不不同的协协作通信信协议。广广义上，协协作通信信可以分分成固定定中继方方案和自自适应中中继方案案这两种种。在固固定中继继方案中中，源和和目的节节点之间间以固定定的方式式进行划划分信道道资源。根根据所采采用的协协议不同同而产生生不同的的中继处处理信息息的方法法。当采采用固定定放大转转发中继继协议时时，中继继简单地地将接收收到的信信号量化化然后放放大，接接着将其其转发给给目的端端.而另另外一种种处理方方式则是是将接收收到的信信号译码码然后重重新编码码后再发发送给接接收端，这这种中继继方法
25、被被称为固固定译码码转发中中继协议议（DFF）。图2.11 协作作通信的的模型该系统中中，一方方面信源源节点会会浪费一一部分的的资源(包括带带宽、发发射功率率等)来来用于节节点之间间相互转转发信息息，因而而造成有有效通信信数据流流量的下下降；另另一方面面协作通通信系统统产生的的协作通通信增益益会使系系统中的的有效通通信数据据流量增增加，当当协作通通信产生生的正面面效应比比负面效效应大时时，系统统便会相相应得到到性能上上的增益益。当然，协协作通信信并不只只限于两两个用户户之间，也也可以是是多用户户的相互互协作，即即一个用用户可以以同时拥拥有很多多的合作作伙伴，协协作分集集以多个个用户共共享天线线
26、或其他他网络资资源的形形式构造造出虚拟拟阵列，利利用信号号处理和和分布式式传输等等方法获获得分集集增益。因因此，协协作通信信不仅仅仅能够在在蜂窝系系统中应应用，在在一些应应用环境境诸如无无线Add hooc网络络，无线线传感器器网以及及无线局局域网络络等也同同样适用用，今后后还有可可能将这这些网络络结合起起来，形形成一种种全新的的智能网网络，引引起移动动通信领领域的重重大变革革。在选择中中继方案案中，当当中继接接收到的的信噪比比大过一一定门限限值的时时候，则则中继就就会对信信号进行行译码并并转发，如如若不然然，则源源到中继继的信道道经历严严重的衰衰落以至至于信噪噪比低于于该门限限值，则则中继就
27、就不会转转发。进进一步，若若源知道道目的译译码错误误，则源源可以重重复发送送或者由由中继协协助发送送，这种种方法称称为增量量中继，这这种情况况下，就就需要一一个从目目的到源源的反馈馈新到了了。下面面几个章章节，就就分别对对集中协协作策略略进行分分析和比比较。2.2几几种中继继方式简简介中继方式式，也就就是协作作策略，简简单来讲讲就是指指在协作作通信过过程中对对传输信信号的处处理方式式，按照照处理方方式不同同来区分分，主要要分为固固定中继继模式、选选择中继继模式和和增量中中继模式式。无线通信信系统利利用协作作传输技技术，在在接收节节点通过过合并来来自多条条独立衰衰落信道道的数据据样本，可可以有效
28、效地解决决信道衰衰落的影影响，从从而获取取分集增增益，以以此来提提高系统统的传输输可靠性性。目前前，已经经有许多多协作传传输协议议被相继继提出。其其中，按按不同的的中继转转发方式式区分，主主要可以以分为两两大类：放大转转发（AAmpllifyy-annd-FForwwardd，AFF）和译译码转发发（Deecodde-aand-Forrwarrd，DDF）。在在此基础础上，还还优化了了这两类类协作传传输协议议，提出出了可以以进行协协作中继继节点选选择的协协作传输输协议、应应用有效效编码技技术（如如协作编编码、空空时编码码等）的的新的协协作传输输协议和和增加了了有限反反馈（增增量中继继等）的的协
29、作传传输协议议。本文文旨在验验证协作作通信理理论对系系统性能能的改善善，故仅仅对最基基础的AAF与DDF模式式进行分分析、仿仿真，对对于其他他协作协协议，不不作深入入讨论。在此基础上，产生了两种自适应的选择中继（Selection-Relaying，SR）和增强中继（Incremental Relay，IR）。选择中继模式时，当信源节点与中继节点间的信道条件较好时，中继节点将其从信源节点所接收到的信息转发给接收端；否则，中继节点将不转发它从信源节点接收到的信息，此时系统等同于非协作通信系统。当系统处于增强中继模式时，类似于ARQ协议，中继节点解码源信号，并将解码判决信息反馈给源节点，告知源节点
30、是否正确译码，然后由源节点决定是否继续进行协作。这种对是否协作的选择，从而形成了自适应中继。随着对协协作通信信研究的的深入，各各种新的的中继协协议不断断被提出出，而本本文主要要旨在采采用AFF和DFF来论证证协作通通信的性性能，对对其他的的中继协协议不再再做深入入讨论了了2.2.1固定定放大转转发协议议简介固定放大大转发协协议通常常被简称称为其英英文缩写写AF协协议。当当系统应应用此协协议时，中中继先将将接收到到的信号号进行量量化放大大，然后后后转发发给目的的端。放放大转发发中继信信道可建建模如下下。中继继和目的的端接收收到的源源发送的的信号为为： （2-1） 其中，分别是源到目的节点和源到中
31、继端的信道衰落系数，并且还被建模成瑞丽衰落信道。和表示零均值切方差为的加性高斯白噪声。在这个协议下，中继将源的信息放大后转发给目的端，目的端则对中的信道衰落进行理想均衡。中继则只是简易地将接收到的信号用一个因子进行量化，该因子与接收功率成反比，可表示为： （22-2）因此，中中继最后后发送的的信号是是，发射射功率与与源的发发射功率率相同，而而目的端端最后接接收到的的信噪比比是源和和中继这这两个链链路的信信噪比之之和。源源到目的的端的信信噪比可可以表示示为：（2-33） 图图2.22 单中中继AFF协作通通信原理理2.2.2 固固定解码码转发协协议简介介固定中继继转发协协议还有有着另一一种中继继
32、方式，叫叫做固定定解码转转发协议议，简称称DF。它它可以对对接收到到的信号号进行译译码然后后重新编编码再发发送给接接收端。通通常情况况下只有有在不会会与选择择性译码码转发混混淆的情情况下采采用。需需要注意意的是，中中继译码码不一定定都是正正确的，如如果译码码错误了了还将信信号转发发到目的的端，这这样的话话在目的的端进行行译码就就没有意意义了。因因此，DDF方案案的分集集增益为为1，因因为系统统的性能能被源到到中继以以及源和和目的节节点之间间的最差差链路所所限制。尽管固定定DF中中继比AAF的加加性噪声声少了很很多，但但是它可可能会向向目的端端发送错错误信号号，这就就样就导导致了错错误传播播，从
33、而而降低了了系统性性能。源源到目的的端之间间的互信信息量受受到原道道中继的的链路及及源到目目的、中中继到目目的的联联合链路路中的较较小互信信息量所所限制。因此，固固定中继继尽管具具有易于于实施的的优势，但但是其频频谱效率率却很低低，这是是因为有有一半的的信道资资源被分分配给中中继进行行转发，这这就降低低了整个个信道的的速率，特特别是当当源到目目的的信信道并不不是特别别差的时时候，这这个时候候源发给给目的的的数据大大部分都都可以被被正确译译码，这这样中继继的转发发就浪费费了。 图 22.3 单中中继DFF协作通通信原理理2.2.3 几几种其他他的协作作策略固定中继继有着便便于实施施的优势势，但是
34、是它的缺缺点在于于其较低低的频谱谱效率。造造成这种种现象的的主要原原因是一一半的信信道资源源都被用用来中继继转发，这这样就反反而降低低了整个个系统的的速率，而而且当源源和目的的的信道道不是很很差的时时候，这这样的影影响更加加严重，因因此，想想要解决决这种问问题，就就必须要要有一种种新的中中继策略略来解决决这个问问题，这这时就产产生了两两种新的的中继方方式分别别是自适适应的选选择中继继（Seelecctioon-RRelaayinng，SSR）和和增强中中继（IIncrremeentaal RRelaay，IIR）。选选择中继继模式时时，当信信源节点点与中继继节点间间的信道道条件较较好的时时候，
35、中中继节点点便将其从信信源节点点所接收收到的信信息转发发给接收收端；否否则，中中继节点点就不对其从信信源节点点所接收收到的信信息进行行转发，此此时系统统等同于于非协作作通信系系统。当当增强中中继模式式时，类类似于AARQ协协议，中中继节点点就对源信信号进行行解码，并并反馈解解码判决决信息给给源节点点，然后后告知源源节点译译码的正正确与否否，然后后由源节节点决定定是否继继续进行行协作。这这种对是是否协作作的选择择，就形成了了自适应应中继。下面就对几种新的中继策略略作介绍。(1)压压缩转发发协作 压缩转转发协作作和译码码/放大大转发协协作最主主要的区区别在于于后者的的中继转转发的是是接收信信号的副
36、副本，而而压缩转转发的中中继转发发是将接接收到的的信号量量化及压压缩后的的新的信信号。因因此，目目的节点点将由中中继发送送的量化化压缩后后的信息息和源发发送的信信息进行行联合操操作。进行信源源编码的的过程就就是中继继节点的的量化压压缩过程程，即，用用一系列列符号来来表示每每个可能能接收到到的信息息。在目目的节点点，通过过解码接接收到的的一系列列比特来来得到量量化压缩缩后的信信息的估估计值。但但是这个个译码操操作只是是很简单单地接收收到的比比特映射射为一系系列的值值，从而而估计出出发送的的信息。映映射过程程一般情情况下会会产生失失真，且且失真也也可以看看做是一一种噪声声。(2)编编码协作作编码协
37、作作不同之之处在于于之前所所讲的方方案之处处在于这这种协作作主要是是在信道道编码这这个层面面上应用用。而之之前的方方案诸如如放大转转发和译译码转发发基本上上都是中中继对源源比特进进行重复复，而在在编码协协作上，中中继却是是发送了了增量冗冗余，源源发送的的码字在在接收端端与之结结合之后后，这样样反而产产生了比比较多冗冗余。编码协作作中，一一个码字字被分成成了两个个部分发发送，每每一部分分是经过过不同的的路径或或者信道道，其主主要步骤骤是编号号排序，编编码协作作的一次次信息输输出循环环是这样样的：循循环开始始于源节节点的一一个包含含个信息息符号的的符号块块松紧寻寻坏冗余余校验编编码器（CCRC）；
38、然后将将CRCC编码的的结果送送入一个个前向纠纠错码（FFEC）编编码器，从从而产生生出一个个包含个个符号的的码字，因因此，它它的传送送速率为为；之后后，将该该码字向向目的节节点发送送，同时时源节点点的协作作伙伴对对其进行行监听；接收到到源发送送的信息息之后，其其伙伴节节点将FFEC和和CRCC码解码码；CRRC编码码器的输输出再进进入一个个FECC编码器器，然后后就会产产生一个个符号长长度为的的码字；这时就就可以计计算出伙伙伴节点点的信道道编码速速率为 (3)其他除了上述述的几种种协作策策略之外外，还还有着其其他许多多种的协协作策略略，其中中比较重重要的是是自适应应协作策策略，他他可以显显著
39、提高高中继协协议的有有效性，自自适应协协作策略略主要包包括选择择性DFF中继和和增量中中继，这这里就不不做赘述述了。2.3 几种合合并方式式概述影响无线线通信质质量的主主要因素素之一是是衰落效应应。而其其中的快快衰落深深度甚至至可以达达到300400dB，如如果想通通过增加加天线尺尺寸、加加大发射射功率和和高度之之类的方方法来克克服这种种深衰落落其实是是不可能能实现的的，而且且还会干干扰其它它的电台台。为了了解决这这个问题题可以使使用分集集增益的的方法，即即在若干干个支路路上同时时接收相相互间相相关性不不大的但但却载有有同一信信息的信信号，然然后通过过合并的的方法再再将各个个支路信信号合并并然
40、后输输出，这这样接收收终端上上的深衰衰落概率率就会大大大降低低。相应应的,为为了减轻轻衰落的的影响,还需要要使用分分集接收收技术，以以获得分分集增益益，从而而提高接接收灵敏敏度，这这种技术术在包括括移动通通信，短波通通信等随随参信道道中得到到了广泛泛的应用用。这些些分集接接收技术术在第二二和第三三代移动动通信系系统中都都已得到到了广泛泛 应用。目目前比较较常见的的合并方方式主要要有以下下三种：图2.44 合并并方式比比较(1)最最大比合合并（MMRC）最大比合合并的基基本原理理是在接接收端增增加多个个分集支支路，经经过相位位调整后后，按照照一定的的增益系系数，同同相相加加，再进进入检测测器进行
41、行检测。在在接受端端对各个个不相关关的分集集支路进进行了相相位校正正，并先先按照适适当的可可变增益益进行加加权再相相加处理理，然后后再送入入检测机机制中进进行相干干检测。在在进行合合并的时时候可以以假设第第i个支支路的可可变增益益加权系系数由该该分集之之路的信信号幅度度与噪声声功率的的比值计计算得到到。最大比合合并方案案在接收收端完成成的工作作主要是是对接收收到的信信号进行行线性处处理，然然后再利利用最大大似然检检测技术术就可以以对发端端的发送送出来的的信息进进行还原原。其译译码过程程简便并并且易于于实现。合合并增益益正比于于分集支支路数NN 。(2)选选择合并并（SCC）采用选择择合并技技术
42、时，个接收机的输出信号先送入选择逻辑器，选择逻辑器再从接收到的所有信号中选取其中具有最高基带信噪比的基带信号作为输出的信号。并且每多加上一支分集的支路，对选择式分集输出信噪比只能贡献其总分集支路数的倒数倍。(3)等等增益合合并（EEGC）等增益合合并也可可被称为为相位均均衡，它它仅仅是是对信道道的相位位偏移进进行校正正，而对对幅度不不做校正正。等增增益合并并不是任任何意义义上的最最佳合并并方式，只只有假设设每一路路信号的的信噪比比相同时时，在信信噪比理理想最大大化的基基础上，它它才是最最佳的。它它输出的的结果是是各路信信号幅值值的叠加加。对于于CDMMA等系系统，它它很好的的维持了了接收信信号
43、中各各个用户户信号间间的正交交状态，此此时就可可认可衰衰落在各各个通道道间造成成的差异异，也不不影响系系统的信信噪比。当当在某些些系统中中对接收收信号的的幅度测测量不便便时就可可选用EEGC。 当分集集重数较较大时，等等增益合合并与最最大比合合并后相相差不躲躲，在11dB左左右。等等增益合合并实现现比较简简单，设设备也很很简单。2.4分分集增益益分集性能能指把不不采用分分集技术术和采用用分集技技术的两两种情况况进行对对比，从从而得以以减轻深深衰落影影响。为为了给分分集改善善程度提提供一个个定性的的指标，常常用分集集改善度度和分集集增益这这两个指指标来进进行衡量量。本文文中，主主要采用用的是分分
44、集增益益来体现现协作分分集的性性能好坏坏。分集增益益（diiverrsitty ggainn），在在所给的的参考文文献中，只只是对分分集增益益进行了了模糊的的解释，有有的说是是分集增增益就是是等同于于于分集集阶数（ddiveersiity ordder），也也就是说说在传输输过程中中提供的的同一信信号独立立副本的的最大数数目；有有的则认认为分集集增益的的本质就就是为了了提高SSINRR，提高高几个ddb的量量化，可可以说分分集增益益与分集集阶数有有关；还还有很多多其他的的概念如如自由度度增益、阵阵列增益益、功率率增益、复复用增益益等其他他的增益益方式。本本文的理理解，增增益，就就是增加加收获和
45、和益处，通通常用两两个给定定的参量量（其数数值可以以对行为为的一 图22.5传传统分集集技术直直观理解解图组物理性性质中的的任何一一个性质质或者一一个系统统的特征征进行描描述）的的比较来来表征。可见，分分集增益益通过利利用发射射分集和和接收分分集来增增加SNNR曲线线的斜率率。分集集阶数也也就是收收发天线线数增加加，斜率率就会增增加，分分集增益益就会越越大。在在高信噪噪比下分分集增益益对系统统性能的的提高显显得尤为为重要。因因为在信信噪比较较高时分分集增益益近似可可以看做做误码率率曲线的的斜率。所所以，本本文中，分分析系统统的性能能的主要要方法就就是观察察误码率率曲线的的斜率，从从而可以以定性
46、的的对实际际分集增增益进行行分析那么，分分集是通通过什么么样的方方法获得得增益的的呢？举举例来讲讲，从两两个天线线分别发发送出去去同一个个信号，这这个时候候，如果果把两条条链路信信道状态态看做是是独立同同分布的的，那么么其各链链路接收收的也就就是近似似相同的的SINNR。这这样，经经过接收收然后合合并，其其SINNR值约约等于单单链路的的2倍。直直观上的的来说，在在接收端端接收到到单链路路时的22倍的信信号强度度，但噪噪声却不不一定是是2倍的的原先噪噪，根据据噪声分分布情况况的不同同将会有有一定程程度的抵抵消作用用，只会会小于22倍，那那么此时时合并后后的信噪噪比就会会比单链链路时的的信噪比比
47、大了。分分集得到到的增益益就是这这个打出出来的部部分。第三章 主要程序序及流程程图本文对AAF和DDF的仿仿真采用用MATTLABB实现，系系统采用用BPSSK调制制、无信信道编码码、蒙特特卡洛循循环仿真真方法，信信道的状状态信息息对接收收节点是是已知的的，而对发送送节点是是未知的的。接收收节点对对接收到到的信号号采用相相关检测测。源节节点与中中继节点点之间以以及二者者和目的的节点之之间的信信道是相相互独立立的，服服从瑞利利慢衰落落。3.1 主要参参数说明明在进行MMATLLAB仿仿真前首首先要对对程序中中的几个个主要参参数进行行定义，如如下图所所示： 图图3.11 程程序中各各参数说说明3.2程程序流程程图MTALLAB的的主要仿仿真过程程流程图图如下图图所示： 图 3.22 程程序流程程图3.3程程序的结结构程序的主主体结构构