协作通信系统中的编码协作协议研究

JOURNALOFNORTHWB8TKRNPOLYTKCHNICALUNIYBR8ITTMINQDBCOLLBGB本科毕业设计论文题目协作通信系统屮的编码协作协议研究专业名称通信工程学生姓名XXX指导教师毕业时间2012年6月毕业慕任务书毕业慕任务书一、题目协作通信系统中的编码协作协议研究二、指导思想和目的要求衰落效应是影响无线通信质量的主要因素之一，对抗衰落是无线通信必需认真解决的问题,MIMO(Multiple-IiiputMultiple-Output)技术利用多天线来抑制信道衰落，已经成为无线通信领域的关键技术之一。基于MIMO系统能较大地提高系统容量，所以提出了虚拟MIMO系统(分布式MIMO系统)，即协作通信技术。协作通信可以有效解决无线通信中的低信噪比信号检测、信号编码和断续通信难题。协作通信的目的就是充分利用网络中的节点资源來帮助有通信需求的节点进行高速、可靠地无线通信。最近儿年來，越来越多的研究人员发现了在协作分集技术中信道编码技术的重要性。编码协作是一种将信道编码结合到协作分集中的方法,通过在两个独立的衰落信道中发送每个用户码字的不同部分來实现。其基本思想是每个用户都要为协作伙伴传输增加的冗余信息，而当协作通信无法实现时，用户能够自动地转换到非协作模式。针对经典的编码协作技术纠错性能不好的缺点，提出一种改进的编码协作技术,來提高信道纠错的性能，降低中断概率。针对基于LDPC码的编码协作，分析当信道条件不均衡时，对协作伙伴性能的影响及系统存在的缺陷。对LDPC码的编码协作技术进行改进，加入网络编码，得到联合网络编码和LDPC码的编码协作技术，更进一步提高系统的整体性能。三、主要技术指标MIMO技术，无线信道容量，协作分集技术，LDPC码的编码协作技术

四、进度和要求本次毕业设计计划分三个阶段进行：首先是准备阶段，包括参考资料的查阅和分析，各种理论知识的学习等，同时对论文的整体框架进行构思；接下來是研究的主体阶段，在导师的指导下进行安全系统的设计和论文的写作；最后进行收尾工作，对论文整体把握，找出其中的不足及考虑不周全之处加以改进，使论文更加完善。预计整个毕业设计将用6〜8周时间來完成。具体如下：01周〜02周熟悉环境，查阅资料03周〜04周进行总体规划，拟定工作计划和设计方案05周〜06周进行系统分析和总体结构设计实现07周〜08周进入该系统详细设计09周〜10周系统的软件模拟与架构设计11周〜13周系统整体调试和故障分析14周〜15周撰写论文初稿16周〜16周修改论文，整理文档资料，修改论文并打印论文17周〜18周准备答辩提纲和毕业论文答辩五、主要参考书及参考资料彭木根，王文博.协同无线通信原理与应用.机械工业出版社2008张忠培.协议无线通信导论郑侃，彭岳星•协议通信机器在LTE-Advanced中的应用人民邮电出版社2010任品毅.协作通信及网络电子工业出版社学生指导教师系主任学生指导教师系主任西北工业大学明徳学院本科毕业设计论文西北工业大学明徳学院本科毕业设计论文目录TOC\o"1-5"\h\z摘要IABSTRACTH第1章绪论11.1选题背景和意义11.2无线传输分集技术概述3无线衰落信道特征3无线通信中的分集技术4MIMO技术6协作分集技术的发展71.3论文的主要工作及结构安排8第2章协作分集技术基础102.1无线网络中无线信道特征102.2无线信道容量102.3协作分集技术11协作分集原理概述12固定中继协作分集13选择中继协作分集21增量中继协议23编码协作242.4本章小结26第3章基于LDPC码的编码协作273.1编码协作特性27几种基本协作协议比较27几种编码协作协议比较283.2LDPC码基本理论28低密度奇偶校验(LDPC)码29LDPC码的构造方法30LDPC码的编译码方法31LDPC码在高斯信道下的性能仿真353.3基于LDPC码的编码协作36基于LDPC码编码协作系统36系统性能分析及仿真403.4本章小结42第4章结论44致谢45参考文献46毕业设计小结48西北工业大学明徳学院本科毕业设计论文西北工业大学明徳学院本科毕业设计论文II摘要在无线通信系统中，无线信道的衰落是影响系统性能的重要因素。分集技术是对抗衰落的有效手段，而其中釆用多天线的空间分集技术由于不占用额外的频率和时间资源，且分集的阶数不受限制，因而是最常用和有效的分集技术。但在无线网络的终端设备上，由于受到体积、重量、功耗、成本等因素的限制，实现多天线较为困难。协作分集技术是在单天线的无线终端间进行协作，相互共享天线，从而实现虚拟的多天线的分集技术。协作分集的概念最早由AndrewSendonaris提出。J.N.Laneman和T.E.Hunter相续提出了比较理想的协作通信网络以及中继协议，构架出了完整的协作通信系统。：T.N.Laiiemjm根据协作中继节点对信号的处理方式，将协作通信协议划分为固定中继协议、选择中继协议和增量中继协议。而T.E.Hunte的主要贡献是提出了结合信道编码的编码协作协议，该协议相对比较灵活，可以根据信道条件或者其他因素选择合适的信道编码，同时也可以调节传输速率。信道编码技术在不断发展中日益成熟，在协作通信网络中具有很光明的应用前景。本文主要研究了基于低密度校验码(LDPC,LowDensityParityCode)的编码协作技术。论文首先研究了协作通信网络中的基本中继协议模式，其中包括放大转发、解码转发、增量中继协议和编码协作，同时分析了各个中继协议的优缺点。然后对基于LDPC码的编码协作技术进行了深入研究。针对经典的编码协作技术纠错性能不好的缺点，提出了一种改进的基于LDPC码的编码协作技术，该算法提高了信道纠错的性能，从而提高了系统的整体性能增益，降低了系统的中断概率。在Matlab中进行了仿真，仿真结果表明，基于LDPC码的编码协作能够提升协作信道的纠错能力，降低中断概率，增强系统性能。关键词协作分集，编码协作，中继协议，LDPC码西北工业大学明徳学院本科毕业设计论文西北工业大学明徳学院本科毕业设计论文#参考文献.ValiidTarokli.NewDirectionsinWirelessCommunicationsResearch.SpringerDorchechtHeidelbergLondonNewYork,2009:199-204.M.Juntti,K.Hooli,K.Kiiskila,J.Ylioinas.Space-TimeEqualizersforMIMOHigliSpeedWCDMADownlinks.IEEETransactionsoilWirelessConimuiiica-tions,2007,6(7):2582-2592・LiYi,JiHong.ANewCooperativeConmiuiiicationMACStrategyforWirelessAdHocNetworks.IEEEhiteniationalConferenceonComputerandhifonnationScience,2007:569-574.A.Ganesan,A.M.Sayeed.AVirtualMIMOFrameworkforMultipathFadingChannels・ConferenceRecordofthe34tliAsilomarCoiiferenceonSigiials.SystenisanclComputers,2000,1:537・541.YouyiniXu,DapengLi.DistributedCooperativeDiversityMethodforP2PFilesharingoverWirelessAdHocNetwork.TliirclbiternationalCoiiferenceonCommunicationsandNetworkinCliina,200&509-515.A.K.Sadek,WeifengSu,K.J.R.Liu.PerfonnanceAnalysisforMulti-NodeDecoded-and-FomardRelayinginCooperativeWirelessNetworks.IEEEhiteniationalConferenceonAcoustics,Speech,andSignalProcessing,2005,3:521-524.A.Sendonaris,E・Erkip,B.Aazliang・IncreasinguplinkCapacityviausercoo-perationDiversity.IEEEInternationalSymposiumonhifoimationTlieoiy,1998・.VanderMeulen.llireeTenninalConmiuiiicationCliamiels.AdvancedAppliedProbability,1979,3(5):120-154.Cover,ELGamal・CapacityTlieoremsfortheRelayChaimel・IEEETransactionsonInformationTheory,1979,25(5):572-584・AiidiewSendonaris,ElzaErkip・UsercooperationDiversityPartI:SystemDesciiption.IEEETransactiononConuiiunication,November2003,51(11):1927-1938•陈庆春，协作通信网络中的合作编码技术.中兴通讯技术,2009(1):第28-31页.•代恒军，无线协作通信网络中差分空时频编码方法的研究,2011,安徽大学..董杨鑫与郑建宏,编码协作通信技术的研究.通信技术,2007(11):第65-67页.•韩春雷，无线通信系统中的编码协作技术研究,2011,西安电子科技大学..金琳，无线通信网络中的编码协作技术研究,2010,哈尔滨工业大学..雷维嘉，无线通信系统中的编码协作分集与中继技术研究，2010,电子科技大学..林一，无线通信中编码协作技术的研究,2009,西安电子科技大学..彭聪，赵明与姚彦，适用于无线网络的动态网络编码协作通信机制.清华大学学报(自然科学版)网络.预览,2008(7):第1093-1096页.•邵明秀等，编码协作通信的码字选择.电子设计工程,2010(7):第33-36页.•万晓榆，张溢华与樊自甫，无线通信中的编码协作分集技术.电信快报,2009(5):第25-27页.•魏蕾，苑津莎与陈智雄，无线通信中编码协作技术研究.邮电设计技术,2010(1):28-31页.•翟少华，网络编码协作通信系统研究,2011,哈尔滨工业大学..张佳，协作通信中基于网络编码的分组传输技术研究,2011,北京邮电大学..赵亚杰，无线协作通信中网络编码技术的研究,2011,南京邮电大学.西北工业大学明德学院本科毕业设计论文西北工业大学明德学院本科毕业设计论文4S4S毕业设计小结本次毕业设计选题是从2012年3月份开始的。当时，我对协作通信和编码方而的知识了解很少。特别是编码写作，我以前从没接触过。但是，我还是选了这个题目。一方而，我想为我以后的工作做些准备；另一方而，我想更多的了解新事物，。经过不懈努力，我最终完成了任务。在这段期间，我经历了不少困惑与烦恼，但同时也得到了收获的喜悦。在理论方而，我花了两个多月的时间学习了协作通信和编码协作方而的知识。经