协作通信系统中的AF中继协议

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四代移动通信技术标准中被广泛采用，例如IEEE802.16e(Wimax)，长期演进(LTE)。在新一代无线局域网(WLAN)标准中，通常用于IEEE802.11n，但也可以用于其他802.11技术。MIMO有时被称作空间分集，因为它使用多空间通道传送和接收数据。只有站点（移动设备）或接入点（AP）支持MIMO时才能部署MIMO。通常，多径要引起衰落，因而被视为有害因素。然而研究结果表明，对于MIMO系统来说，多径可以作为一个有利因素加以利用。MIMO系统在发射端和接收端均采用多天线(或阵列天线)和多通道，MIMO的多入多出是针对多径无线信道来说的。特别是，这N个子流同时发送到信道，各发射信号占用同一频带，因而并未增加带宽。若各发射接收天线间的通道响应独立，则多入多出系统可以创造多个并行空间信道。通过这些并行空间信道独立地传输信息，数据率必然可以提高。MIMO将多径无线信道与发射、接收视为一个整体进行优化，从而实现高的通信容量和频谱利用率。这是一种近于最优的空域时域联合的分集和干扰对消处理。系统容量是表征通信系统的最重要标志之一，表示了通信系统最大传输率。对于发射天线数为N，接收天线数为M的多入多出(MIMO)系统，假定信道为独立的瑞利衰落信道，并设N、M很大，则信道容量C近似为：C=[min(M,N)]Blog2(ρ/2)。其中B为信号带宽，ρ为接收端平均信噪比，min(M,N)为M，N的较小者。上式表明，功率和带宽固定时，多入多出系统的最大容量或容量上限随最小天线数的增加而线性增加。而在同样条件下，在接收端或发射端采用多天线或天线阵列的普通智能天线系统，其容量仅随天线数的对数增加而增加。相对而言，多入多出对于提高无线通信系统的容量具有极大的潜力。可以看出，此时的信道容量随着天线数量的增大而线性增大。也就是说可以利用MIMO信道成倍地提高无线信道容量，在不增加带宽和天线发送功率的情况下，频谱利用率可以成倍地提高。利用MIMO技术可以提高信道的容量，同时也可以提高信道的可靠性，降低误码率。目前MIMO技术领域另一个研究热点就是空时编码。常见的空时码有空时块码、空时格码。空时码的主要思想是利用空间和时间上的编码实现一定的空间分集和时间分集，从而降低信道误码率。MIMO的优势1.更高的数据吞吐量。802.11b工作在2.4GHz，采用CCK调制技术提供最高可达11Mbps的数据传输速率。802.11a运行在5GHz的UNII频段上，采用OFDM技术，其速率最高可达54Mbps，但由于成本问题制约了其发展，因此其并没有得到广泛的推广。802.11g兼容802.11b工作在2.4GHz，但采用OFDM技术使其最高数据速率可达54Mbps。而MIMO技术在同一个频带上利用多个天线创造多个并行的空间信道，通过多个而且相对独立的数据子信道来发送信息。当系统容量表示通信系统的最大传输率，那么，根据MIMO系统容量的公式：C=[min(M,N)]Blog2(ρ/2)在发射功率和带宽固定时，系统的容量随最小天线数的增加而线性增加。所以，MIMO技术增加了系统的容量，必然也提高了数据传输速率。使用了MIMO技术的无线局域网的传输速率可增至108Mbps以上，最高可达320Mbps。2.更优的频谱利用率。要改善无线局域网性能的一种选择是利用更多的频带宽度，如SuperG技术使用专有的信道捆绑技术。IEEE802.11规范了从2.4GHz到2.4835GHz之间的83.5MHz的空间，并且将这段频谱空间分隔成11或13个频道，每个频道占用20MHz频带。在802.11b和g标准中，无线设备只能使用其中的一个频道来传输数据。SuperG技术将两个频道捆绑起来，绑定后的双频传输相当于在一个单独的信道里接收和发送，所以最高的传输速率达到108Mbps。但是这不是一个好的长期选择，因为数据负载和信道占用比率随着时间的增加而增长，从而造成SuperG的频谱利用率较低，而且容易造成干扰。而MIMO技术通过增大天线的数量来传输信息子流，多个数据子流同时发送到信道上，各发射信号占用同一频带，从而在不增加频带宽度的情况下增加频谱利用率。采用MIMO技术的无线局域网频谱利用率可以达到20－40bps/Hz，非常适合室内环境下的无线局域网系统的应用。3.更广的信号覆盖范围。MIMO技术能将遇到反射体后产生的发射波、折射波或散射波来组合信号，扩大了单一流量的传输距离和天线的接受范围。无线信号扩展到原本单一发射端的直接信号无法覆盖的范围，特别是覆盖到室内容易出现信号盲点的死角，真正让你无“盲区”之忧。随着家庭多媒体娱乐设备和Skype的推出，将信号覆盖到特定的位置更成为了迫切的需要，基于MIMO技术的无线局域网成为最理想的选择。4.更强的抗衰落能力。多径衰落是影响通信质量的主要因素，也是通信中无法避免的问题。发射的无线信号在传播的过程中，遇到各种反射体引起反射、散射、穿透或者吸收，经过不同路径到达接收端的无线信号由于时延各不相同，经过矢量合成以后就在接收端形成瞬时值的迅速、大幅变化，这种变化就是由多径（空间）引起的快衰落。以往的技术都是采用分离信号的方法把干扰信号从最强的有用信号中分离来缓解多径传播的干扰。MIMO技术不但没有设法消除多径信号，而是充分利用空间传播中的多径矢量，将信道与发射、接收视为一个整体进行优化——即当两处信号在被认为完全不相关的情况下实现多径信号的空间分集接收。如果按SISO系统的单个天线发送、单个天线接收，则单一的接收天线可能会对某个特定传播路径的信号重新组合后出现严重的失真，甚至由于信号相位相反而互相抵消。但是MIMO系统采用多发送天线、多接收天线，那么不同的空间位置上的衰落特性不同，即便单个天线出现SISO系统信号多径衰落的问题，但是可以从其他的天线抽取出相同子信道的信号在不同传播路径下合成的信号，分析比较选取最优的信号作为这个子信道的接收信号，从而有效地利用随机的信道衰落和多径传播来提高传输速率。虽然说MIMO技术可以抵抗多径衰落的影响，但对于频率选择性引起的深衰落，只能通过结合OFDM技术将其转换为子载波上的平坦衰落，进一步减小多径衰落的影响。2.5MIMO技术及其分类实际上多进多出(MIMO)技术由来已久，早在1908年马可尼就提出用它来抗衰落。在70年代有人提出将多入多出技术用于通信系统，但是对无线移动通信系统多入多出技术产生巨大推动的奠基工作则是90年代由AT&TBell实验室学者完成的。1995年Teladar给出了在衰落情况下的MIMO容量；1996年Foshinia给出了一种多入多出处理算法——对角-贝尔实验室分层空时(D-BLAST)算法；1998年Tarokh等讨论了用于多入多出的空时码；1998年Wolniansky等人采用垂直-贝尔实验室分层空时(V-BLAST)算法建立了一个MIMO实验系统，在室内试验中达到了20bit/s/Hz以上的频谱利用率，这一频谱利用率在普通系统中极难实现。这些工作受到各国学者的极大注意，并使得多入多出的研究工作得到了迅速发展。一句话，MIMO(Multiple-InputMultiple-Out-put)系统就是利用多天线来抑制信道衰落。根据收发两端天线数量，相对于普通的SISO(Single-InputSingle-Output)系统，MIMO还可以包括SIMO(Single-InputMulti-ple-Output)系统和MISO(Multiple-InputSingle-Output)系统。MIMO通信技术包括以下领域：空分复用（spatialmultiplexing）：工作在MIMO天线配置下，能够在不增加带宽的条件下，相比SISO系统成倍地提升信息传输速率，从而极大地提高了频谱利用率。在发射端，高速率的数据流被分割为多个较低速率的子数据流，不同的子数据流在不同的发射天线上在相同频段上发射出去。如果发射端与接收端的天线阵列之间构成的空域子信道足够不同，即能够在时域和频域之外额外提供空域的维度，使得在不同发射天线上传送的信号之间能够相互区别，因此接收机能够区分出这些并行的子数据流，而不需付出额外的频率或者时间资源。空间复用技术在高信噪比条件下能够极大提高信道容量，并且能够在“开环”，即发射端无法获得信道信息的条件下使用。Foschini等人提出的“贝尔实验室分层空时”（BLAST）是典型的空间复用技术。空间分集（spatialdiversity）：利用发射或接收端的多根天线所提供的多重传输途径发送相同的资料，以增强资料的传输品质。波束成型（beamforming）：借由多根天线产生一个具有指向性的波束，将能量集中在欲传输的方向，增加信号品质，并减少与其他用户间的干扰。预编码（preceding）：预编码主要是通过改造信道的特性来实现性能的提升。2.6MIMO的研究状况及应用MIMO的研究状况目前，各国学者对于MIMO的理论、性能、算法和实现的各方面正广泛进行研究。在MIMO系统理论及性能研究方面已有一批文献，这些文献涉及相当广泛的内容。但是由于无线移动通信MIMO信道是一个时变、非平稳多入多出系统，尚有大量问题需要研究。比如说，各文献大多假定信道为分段-恒定衰落信道。这对于宽带信号的4G系统及室外快速移动系统来说是不够的，因此必须采用复杂的模型进行研究。已有不少文献在进行这方面的工作，即对信道为频率选择性衰落和移动台快速移动情况进行研究。再有，在基本文献中，均假定接收机精确已知多径信道参数，为此，必须发送训练序列对接收机进行训练。但是若移动台移动速度过快，就使得训练时间太短，这样快速信道估计或盲处理就成为重要的研究内容。在MIMO系统理论及性能研究方面已有一批文献，这些文献涉及相当广泛的内容。但是由于无线移动通信MIMO信道是一个时变、非平稳多入多出系统，尚有大量问题需要研究。比如说，各文献大多假定信道为分段-恒定衰落信道。这对于宽带信号的4G系统及室外快速移动系统来说是不够的，因此必须采用复杂的模型进行研究。已有不少文献在进行这方面的工作，即对信道为频率选择性衰落和移动台快速移动情况进行研究。再有，在基本文献中，均假定接收机精确已知多径信道参数，为此，必须发送训练序列对接收机进行训练。但是若移动台移动速度过快，就使得训练时间太短，这样快速信道估计或盲处理就成为重要的研究内容。另外实验系统是MIMO技术研究的重要一步。实际系统研究的一个重要问题是在移动终端实现多天线和多路接收，学者们正大力进行这方面的研究。由于移动终端设备要求体积小、重量轻、耗电小，因而还有大量工作要做。朗讯科技的贝尔实验室分层的空时(BLAST)技术是移动通信方面领先的MIMO应用技术，是其智能天线的进一步发展。BLAST技术就其原理而言，是利用每对发送和接收天线上信号特有的“空间标识”，在接收端对其进行“恢复”。利用BLAST技术，如同在原有频段上建立了多个互不干扰、并行的子信道，并利用先进的多用户检测技术，同时准确高效地传送用户数据，其结果是极大提高前向和反向链路容量。BLAST技术证明，在天线发送和接收端同时采用多天线阵，更能够充分利用多径传播，达到“变废为宝”的效果，提高系统容量。理论研究业已证明，采用BLAST技术，系统频谱效率可以随天线个数成线性增长，也就是说，只要允许增加天线个数，系统容量就能够得到不断提升。这也充分证明BLAST技术有着非常大的潜力。鉴于对于无线通信理论的突出贡献，BLAST技术获得了2002年度美国ThomasEdison(爱迪生)发明奖。2002年10月，世界上第一颗BLAST芯片在朗讯公司贝尔实验室问世，贝尔实验室研究小组设计小组宣布推出了业内第一款结合了贝尔实验室LayeredSpaceTime(BLAST)MIMO技术的芯片，这一芯片支持最高4×4的天线布局，可处理的最高数据速率达到19.2Mbps。2003年8月，AirgoNetworks推出了AGN100Wi-Fi芯片组，并称其是世界上第一款集成了多入多出(MIMO)技术的批量上市产品。AGN100使用该公司的多天线传输和接收技术，将现在Wi-Fi速率提高到每信道108Mbps，同时保持与所有常用Wi-Fi标准的兼容性。该产品集成两片芯片，包括一片Baseband/MAC芯片(AGN100BB)和一片RF芯片(AGN100RF)，采用一种可伸缩结构，使制造商可以只使用一片RF芯片实现单天线系统，或增加其他RF芯片提升性能。该芯片支持所有的802.11a、b和g模式，包含IEEE802.11工作组推出最新标准(包括TGi安全和TGe质量的服务功能)。Airgo的芯片组和目前的Wi-Fi标准兼容，支持802.11a，b和g模式，使用三个5-GHz和三个2.4-GHz天线，使用Airgo芯片组的无线设备可以和以前的802.11设备通讯，甚至可以在以54Mbps的速度和802.11a设备通讯的同时还可以以108Mbps的速度和Airgo的设备通讯。凭借在提高系统频谱利用率方面卓越的性能表现，多输入多输出(MIMO)技术已经成为移动通信技术发展进程中炙手可热的课题。MIMO的应用1.无线宽带移动通信。为了提高系统容量，下一代的无线宽带移动通信系统将会采用MIMO技术，即在基站端放置多个天线，在移动台也放置多个天线，基站和移动台之间形成MIMO通信链路。应用MIMO技术的无线宽带移动通信系统从基站端的多天线放置方法上可以分为两大类：一类是多个基站天线集中排列形成天线阵列，放置于覆盖小区，这一类可以称为集中式MIMO；另一类是基站的多个天线分散放置在覆盖小区，可以称为分布式MIMO。2.传统蜂窝移动通信系统。MIMO技术可以比较简单地直接应用于传统蜂窝移动通信系统，将基站的单天线换为多个天线构成的天线阵列。基站通过天线阵列与小区内的具有多个天线的移动台进行MIMO通信。从系统结构的角度看，这样的MIMO系统与传统的单入单出(SISO)蜂窝通信系统相比并没有根本的区别。3.和传统的分布式天线系统相结合。传统的分布式天线系统可以克服大尺度衰落和阴影衰落造成的信道路径损耗，能够在小区内形成良好的系统覆盖，解决小区内的通信死角，提高通信服务质量。最近在MIMO技术的研究中发现，传统的分布式天线系统与MIMO技术相结合可以提高系统容量，这种新的分布式MIMO系统结构——分布式无线通信系统(DWCS)成为MIMO技术的重要研究热点。在采用分布式MIMO的DWCS系统中，分散在小区内的多个天线通过光纤和基站处理器相连接。具有多天线的移动台和分散在附近的基站天线进行通信，与基站建立了MIMO通信链路。这样的系统结构不仅具备了传统的分布式天线系统的优势，减少了路径损耗，克服了阴影效应，同时还通过MIMO技术显著提高了信道容量。与集中式MIMO相比，DWCS的基站天线之间距离较远，不同天线与移动台之间形成的信道衰落可以看作完全不相关，信道容量更大。总体上说，分布式MIMO系统的信道容量更大，系统功耗更小，系统覆盖性能更好，系统具有更好的扩展性和灵活性。分布式MIMO的DWCS系统也带来了一些新问题。移动台和小区内邻近的天线建立的MIMO链路，由于基站不同天线的位置不同，它们距离移动台的距离不同，使得基站端的多个天线的信号到达移动台的延时也不同，因此带来新的研究问题。目前在这方面研究较多的是进行容量分析。除此之外的研究内容还包括：具体的同步技术、信道估计、天线选择、发射方案、信号检测技术等，这些问题有待深入研究。4.无线通信领域。MIMO技术已经成为无线通信领域的关键技术之一，通过近几年的持续发展，MIMO技术将越来越多地应用于各种无线通信系统。在无线宽带移动通信系统方面，第3代移动通信合作计划(3GPP)已经在标准中加入了MIMO技术相关的内容，B3G和4G的系统中也将应用MIMO技术。在无线宽带接入系统中，正在制订中的802.16e、802.11n和802.20等标准也采用了MIMO技术。在其他无线通信系统研究中，如超宽带(UWB)系统、感知无线电系统(CR)，都在考虑应用MIMO技术。随着使用天线数目的增加，MIMO技术实现的复杂度大幅度增高，从而限制了天线的使用数目，不能充分发挥MIMO技术的优势。目前，如何在保证一定的系统性能的基础上降低MIMO技术的算法复杂度和实现复杂度，成为业界面对的巨大挑战。2.7协作分集协作分集的定义和产生协作分集是一种全新的分集技术，它可以解决难以在移动终端安装多根天线的问题，推进了MIMO技术的实用化。其基本思想是，在一个给定的终端周围，存在着其它单天线终端，利用这些终端形成一个虚拟（或离散式）的多天线系统，来增强给定终端的分集效应。已有的研究表明：协作分集即使不能提升数据传输速率，也可以提高数据传输的协作分集稳定性。协作分集技术还可用于无线自组织网、无线局域网及无线传感器网等多种场合，今后还有可能将这些网络结合起来，形成一种全新的智能网络，引起移动通信领域的重大变革。近几年无线通信业务的激增是前所未有的，语音通信不在是人们需要的唯一业务，高数据业务、宽带无线Internet、游戏和许多其它业务今年来也一一出现。对多数未来无线系统都有希望在高带宽信道上为每个用户提供非常高的数据速率。然而只有对满秩MIMO用户而言，这些数据速率才是可以实现的。更明确的说，满秩MIMO用户必须在移动终端上具有多天线，并且这些天线必须清楚位于基站处多天线的独立信道的衰落情况。实际中，不是所有用户都能保证如此高的传输速率，因为它们或者不能在其小型设备中安装多天线，或者由于传播环境限制不能支持MIMO，比如没有足够多的散射。在后一种情况下，即使用户安装了多天线，满秩MIMO也不能实现，因为在多天线元素间的路径是高度相关的。为了克服上述在未来无线网络中MIMO增益实现的限制，我们必须考虑在传统点对点通信之上的新技术。无线系统的传统观点：是它是一个相互间试图通信的节点的集合。另一种观点认为，因为无线信道的传播特性，我们将这些节点看做分布在无线通信系统中天线的集合，采用这种观点，网络中节点能够为信息的分布式传输和处理进行协作。协作分集的原理协作通信是一种新的通信方式，通过引入中继信道，它在用户和基站之间产生了独立路径。中继信道可以认为是源和目的端之间直接信道的一种辅助信道，因为中继节点常常距源节点有几个波长的距离，所以中继信道与直接信道间的衰落独立，这就在源和目的端间引入了一个满秩MIMO信道。在协作通信方案中，对于接受到由其他发射节点辐射出的有用能量的节点会有一些先验的限制，新的用户协作范例是这样的：通过在节点上执行适当的信号处理算法，多终端能处理从其它节点侦听到的传输信号，并且通过彼此的中继信息进行协作。中继信息随后在目的节点进行组合以产生空间分集。这就产生了这样一个网络，它可以被认为是一个执行分布式多天线的系统，协作节点为彼此产生了不同信号路径。该方法可以使具有单根天线的移动台获得类似于MIMO系统中的某些增益，其基本思想是在多用户环境中，具有单根天线的移动台可以按照一定的方式来共享彼此的天线从而产生一个虚拟MIMO系统，从而获得发分集增益。一种建立协作通信的方法包括接收来自发起客户机的与指定用户进行协作通信的请求的步骤。可使能中间客户机，该中间客户机可以被设置在一个通过互联网协议网络与发起客户机通信连接的服务器中。可以确定一个与指定用户相关的移动设备。在中间客户机和移动设备之间的通信会话可以通过无线网络来实现。通过使用中间客户机作为通信中介，可以在发起客户机与移动设备之间传送至少一个协作消息。该方法使用带有一根天线的移动台，在多用户环境中可以共享其他移动用户的天线，这样可产生多根虚拟发射天线，进而得到相应的分集增益，改善移动通信系统的性能。现在通用的信号处理方法有检测转发机制、放大转发机制以及编码转发机制。协作分集的优点及问题1.协作分集的优点。促进MIMO技术的实用化是协作分集最大的好处，它有可能带来无线通信领域的巨大变革。传统的MIMO技术通过在发射／接收端配置多个天线构成多发射／接收天线分集，但对于小型移动终端来说是很不现实的，这就导致MIMO技术在蜂窝网以及AdHoc等网络中难以实用化。协作分集为MIMO技术在小型移动终端的应用找到了新的出路，是一种很有前途的空间分集技术。可以说，协作分集可以使MIMO技术的各种优势得以发挥，能够切实地利用空间资源来提高通信系统的性能，包括提升系统容量、增大数据传输速率、有效对抗衰落以及降低系统的服务中断概率，提高系统的服务质量和可靠性等。此外，协作分集的思想还可以应用于抗干扰通信中。抗干扰的基本方法有直接序列扩频、跳频、跳时以及它们的混合应用，但是这些方法都没有利用空间资源，而协作分集在某种意义上可以看作是一种空跳。跳频的工作原理是信号的载波频率受伪随机码或某种特定跳频图案的控制而跳变。跳频增益的大小取决于跳频幅度的大小和跳频的快慢，而跳时技术在时间上也有类似的结论。协作分集技术从另一个角度可以看作是根据一定的准则（某种特定空跳图案），用户信息在空间方位上的跳变，其空跳增益可以根据跳频、跳时的结论推出，随着参与用户数、空跳幅度以及跳速的提高，空跳增益将会越大。2.协作分集面临的问题。第一个重要的问题，是在多用户网络中合作伙伴如何分配和管理。换句话说，怎样去确定与哪些用户进行协作，多长时间对合作的用户进行重新分配。对于蜂窝系统，用户都与一个中心基站进行通信，这样可以提供一种集中控制机制，假设基站已知用户间的所有信道信息，那么就可以根据一个性能优化标准（比如平均误块率）来分配合作伙伴。而对于像AdHoc这样的非集中控制网络，它们需要一个分布式的协作协议，用户可以在任意时间独立的决定与哪一个用户进行协作该分布式协议的难点是在不增加额外系统资源的前提下，如何保证所有用户的公平性。第二个重要问题，是基站要进行正确解码必须知道一些协作终端的信息。在简单的检测中继模式中，基站需要知道协作终端间的信道差错概率；在放大中继模式中，基站要估计协作终端间信道的状态信息；对编码协作模式及选择检测中继模式来说，虽然基站不需要知道有关信道的信息，但它要知道移动终端之间是否进行了协作、跟谁协作，或具体一点基站需要知道第二帧的信息到底是谁的。第三个重要的问题是同步问题，目前大多数协作分集的文献都假定系统是能够良好同步的，即协作者之间、协作者和目的端之间都是同步的。但这在实际中是难以实现的。与目前的有线同步网络不同，协作分集中同一信息是由多个协作者发往目的端的，如果多个协作者到日的端的时延不同，则协作者之间的同步问题与协作者和目的端的同步问题是相互矛盾的。以现有的同步机制，如果做到了多个协作者间的同步，就很难做到目的端与协作者间的同步，反之亦然。对于蜂窝移动通信系统下的协作分集而言，有可能做到用户的准同步。但是，对于自组织网络和无线传感器网络而言，多个用户间的同步就更为困难。第三章协作通信及其协议3.1协作通信在协作通信中，用户与基站之间的独立信道是通过图3.1描述的中继信道产生的。中继信道可以说是源与目的之间直接信道的一个辅助信道。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。该方法可以使具有单根天线的移动台获得类似于MIMO系统中的某些增益，其基本思想是在多用户环境中，具有单根天线的移动台可以按照一定的方式来共享彼此的天线从而产生一个虚拟MIMO系统，从而获得发分集增益。一种建立协作通信的方法包括接收来自发起客户机的与指定用户进行协作通信的请求的步骤。可使能中间客户机，该中间客户机可以被设置在一个通过互联网协议网络与发起客户机通信连接的服务器中。可以确定一个与指定用户相关的移动设备。在中间客户机和移动设备之间的通信会话可以通过无线网络来实现。通过使用中间客户机作为通信中介，可以在发起客户机与移动设备之间传送至少一个协作消息。该方法使用带有一根天线的移动台，在多用户环境中可以共享其他移动用户的天线，这样可产生多根虚拟发射天线，进而得到相应的分集增益，改善移动通信系统的性能。现在通用的信号处理方法有检测转发机制、放大转发机制以及编码转发机制。协作通信在无信通信系统中有多种应用，主要有固定中继的协作通信（协作MIMO)和用户终端间的协作通信（多用户协作）两种方式。考虑到移动终端只配置1到2跟天线，为了保证天线数受限的终端用户也能获得MIMO增益，提出了协作MIMO的概念。另外，在多跳无线通信网络中，为提高传输速率，提出了多用户协作分集即多个用户相互协作从而实现类似MIMO的传输方案以获得分集增益。而目前非常热门的无线中继技术的重要理论基础也包含协作通信理论。3.2协作协议协作通信协议一般可以分成固定中继方案和自适应中继方案。在固定中继方案中，源到中继的信道资源以固定的（确定性的）方式被划分。中继的处理根据所采用的协议而有所不同。当采用固定放大（AF）中继协议时中继只是简单的量化并放大接收到的信号，然后将其转发给目的端。另外一种处理方式是中继将接收到的信号译码并重新编码后发送给接收机。这种中继方式称为固定译码转发（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。这是因为一半的信道资源都用来中继转发，这就降低了整个系统的速率。尤其当源到目的的信道不是很差的时候，因为在这样的场景下，原发送到目的的大部分信息可以被目的正确接收，则中继的转发就浪费了，采用自适应中继技术，包括选择中继和增量中继技术，来试图解决这一问题。通常一个中继策略可以被建模成两个正