一种在宽带无线网络环境下的协作分集方法
无线网络中的协作分集：原理和应用的开题报告
无线网络中的协作分集：原理和应用的开题报告一、研究背景和意义协作分集（Cooperative Diversity）是一种通过多个节点之间的合作实现空间分集的技术。
它适用于无线通信中减小信号衰减、抵抗多径效应和早期信道退化的问题。
协作分集有着较高的实用性和研究意义。
它可以延长无线网络的覆盖范围，提高通信品质和可靠性，降低数据传输的错误率、延迟和功耗。
在移动通信、物联网、无人机、机器人等应用场景中，协作分集都有着广泛的应用。
因此，深入研究协作分集技术的原理、性能和应用具有重要的指导意义和实践价值。
二、研究内容及方法本论文主要研究无线网络中的协作分集技术，其中包括以下内容：1. 协作分集技术的基本原理和实现方式：引入协作分集的思路和概念，介绍穿插编码、分布式空时编码、联合编码等不同的实现方式。
2. 协作分集对无线通信链路的性能影响：通过理论分析和仿真实验，探究协作分集对链路容量、误码率、信噪比、多径衰落、空间衰落等参数的影响规律。
3. 协作分集在不同无线网络中的应用：以WLAN、WSN、LTE等典型的无线网络为例，分析协作分集技术在不同网络中的应用场景、优化策略和性能提升。
本论文采用的主要方法包括文献搜索、理论分析和建模、仿真实验和性能评估等。
三、预期成果通过本论文的研究，预期达到以下成果：1. 在理论和实践上深入分析协作分集技术的原理和性能表现，为深入研究协作分集的应用提供理论基础。
2. 探究协作分集技术在WLAN、WSN、LTE等不同无线网络中的应用方法、性能提升等方面的问题，并对现有的问题提出改进措施和优化方案。
3. 针对协作分集技术的研究结果，结合应用需求，提出可行性的技术实现方案。
四、论文的结构组织本论文的结构组织如下：第一章：绪论。
介绍协作分集技术的研究背景、意义和研究内容，梳理前人研究成果。
第二章：协作分集技术的基本原理和实现方式。
详细介绍穿插编码、分布式空时编码、联合编码等不同的实现方式。
无线通信网络中的协作通信技术
无线通信网络中的协作通信技术随着现代科技的不断发展和普及，无线通信网络已经成为人们日常生活中必不可少的一部分。
为了提高无线通信网络的性能和覆盖范围，协作通信技术逐渐引起了人们的关注。
本文将介绍无线通信网络中的协作通信技术及其应用。
一、协作通信技术概述协作通信技术是指无线通信网络中不同设备之间通过共享信息、资源和功能来实现数据传输和通信的技术。
通过协作通信技术，不同设备之间可以相互合作，提高数据传输效率，减少信道干扰，增加网络容量等。
二、协作通信技术的分类1.分布式协作通信技术分布式协作通信技术是指通过在传输过程中多个设备之间相互合作来实现高效的数据传输。
在这种技术中，设备之间可以相互协同工作，共同传输数据，并根据实时的网络条件来进行数据传输策略的选择。
2.合作多输入多输出(MIMO)技术合作MIMO技术是指将多个传输天线和多个接收天线进行合作，以提高数据传输速率和可靠性。
通过合作MIMO技术，不同设备之间可以相互合作，在数据传输过程中充分利用空间资源，提高信号的传输速率和抗干扰能力。
3.多路径协作通信技术多路径协作通信技术是指利用网络中的多个路径进行数据传输，以提高网络的容量和鲁棒性。
通过多路径协作通信技术，不同设备可以选择不同的路径来传输数据，减少信号的传输延迟和损耗，提高网络的可靠性。
三、协作通信技术的应用1.无线传感器网络无线传感器网络是一个由大量分布在空间中的无线传感器节点组成的网络。
利用协作通信技术，传感器节点可以通过合作工作，实现数据的收集、处理和传输等功能，提高整个网络的性能和寿命。
2.智能交通系统智能交通系统利用无线通信网络来监测交通流量、监控道路状况和指导交通流动。
通过协作通信技术，交通系统中的不同设备可以相互合作，共同完成交通信息的采集和传输，提高交通系统的效率和安全性。
3.移动通信网络移动通信网络是现代社会中最常用的一种无线通信网络。
通过协作通信技术，移动通信网络可以减少信道干扰，提高数据传输速率和覆盖范围，改善用户的通信体验。
无线通信中协作分集技术的研究的开题报告
无线通信中协作分集技术的研究的开题报告一、选题背景随着无线通信技术的发展，人们对于通信质量和信号覆盖范围的要求也越来越高。
然而，在无线通信中，由于信号在传输过程中会受到多径效应、干扰等因素的影响，导致信号的质量和覆盖范围都会受到一定的限制。
针对这种情况，协作分集技术被提出并逐渐应用于无线通信中。
协作分集技术是指在无线通信系统中，利用多个天线或多个用户同时发送或接收信号，并通过协作、处理等方式提高信号的接收质量。
该技术不仅可以提高信号的接收质量，还可以增加信号的传输速率和网络的可靠性。
因此，研究协作分集技术对于提高通信系统的性能具有重要的意义。
二、研究内容本文的研究内容主要包括以下几个方面：1. 协作分集技术的基本原理和发展历程：介绍协作分集技术的概念、原理和应用领域，以及该技术的发展历程和研究现状。
2. 协作分集算法的研究：介绍协作分集算法的种类和特点，以及它们在不同应用场景下的效果。
同时，研究如何进一步优化算法，提高其性能和适用性。
3. 天线配置和协作用户的选择：研究不同天线配置和协作用户的选择对于协作分集技术的影响，分析如何进行合适的选择以提高系统的性能。
4. 协作分集技术在不同通信系统中的应用：研究协作分集技术在不同通信系统中的应用，如无线局域网、移动通信等，分析其优缺点和适用性。
三、研究方法与技术路线本文采用文献资料法和实验法相结合的方法进行研究。
首先，对协作分集技术的相关文献进行综述和分析，了解该技术的最新发展和研究热点。
其次，通过实验方法，测试不同天线配置和协作用户选择对于协作分集技术的影响，探究优化算法的方法和途径。
最后，结合实验结果和文献分析，总结协作分集技术在不同通信系统中的应用特点和优缺点，并提出个人的研究建议。
四、研究结果与意义通过对协作分集技术的研究，可以得到以下几个方面的研究结果与意义：1. 了解协作分集技术的基本原理和发展历程，对于深入理解和掌握该技术具有重要的意义。
无线分集系统中的协作分集与混合合并技术研究
无线分集系统中的协作分集与混合合并技术研究无线分集系统中的协作分集与混合合并技术研究1. 引言无线通信系统的快速发展使得无线信号传输中的信道效应成为一个严重的问题。
为了提高无线信号的质量和可靠性，分集技术成为了解决这个问题的一种有效方法。
在无线分集系统中，协作分集和混合合并技术被广泛应用，以提升系统性能。
本文将对协作分集和混合合并技术在无线分集系统中的研究进行探讨。
2. 协作分集协作分集是指利用协作节点之间的空间多样性，通过合作传输来提高系统性能的技术。
传统的协作分集主要包括选择性合作分集和基于转发的分集。
选择性合作分集是指接收节点根据接收到的信道状态信息，选择合适的协作节点协助发送信号。
基于转发的分集是指一个或多个协作节点将接收到的信号进行处理，然后转发给接收节点。
协作分集技术能够减少多径衰落和阴影效应对无线信号传输的影响，提高系统的信号质量和容量。
3. 混合合并技术混合合并技术是指将分集技术与合并技术相结合，以进一步提高无线信号传输的质量和可靠性。
主要包括分集合并和干扰消除合并两种方式。
分集合并是指将协作节点接收到的多个副本信号进行合并，以获得更好的信号质量。
干扰消除合并是指通过消除多路径干扰和同频干扰，提高信号的可靠性和传输速率。
混合合并技术不仅提高了系统的性能，同时还减少了系统的延迟和能耗。
4. 协作分集与混合合并技术的优势协作分集和混合合并技术相辅相成，共同提高了无线分集系统的性能。
首先，协作分集能够利用多个节点之间的多路径传输，减少了信号传输中的多径衰落和阴影效应。
其次，协作分集可以提高系统的容量和覆盖范围，减少了信号衰落引起的数据丢失和传输错误。
最后，混合合并技术通过合并多个副本信号和消除干扰，进一步提高了系统的信号质量和可靠性。
5. 应用与展望协作分集和混合合并技术在无线通信系统中具有广泛的应用前景。
在未来的研究中，可以进一步优化协作节点的选择算法，提高系统的吞吐量和传输速率。
同时，可以结合机器学习和人工智能技术，实现自适应的协作分集和混合合并，以应对不同场景下的无线信号传输需求。
浅谈无线通信网络中网络编码与协作分集技术
浅谈无线通信网络中网络编码与协作分集技术李满平(中国电信股份有限公司中卫分公司，宁夏 中卫 755000)摘 要：网络编码技术被引入无线通信中，充分利用了无线通信网络的广播特性和数据信息业务的双向特性，在中继节点把不同信源节点发送的干扰用编码关系进行信息融合，提升了无线通信网络系统的吞吐量和通信效率。
无线通信传输环境有很多不确定的因素，为了保证传输的可靠性，引入了分集的概念，通过传送多个统计独立的信号以供译码。
无线通信环境中，分集技术是一种有效的抗衰落方法。
关键词：无线通信；网络编码；协作分集作者简介：李满平（1982- ），男，宁夏海原人，助理工程师，本科，研究方向：无线通信。
第4期2015年2月No.4February，2015无线互联科技Wireless Internet Technology 1 网络编码技术概述网络编码技术被引入无线通信中，充分利用了无线通信网络的广播特性和数据信息业务的双向特性，在中继节点把不同信源节点发送的干扰用编码关系进行信息融合，提升了无线通信网络系统的吞吐量和通信效率。
无线通信传输环境有很多不确定的因素，为了保证传输的可靠性，引入了分集的概念，通过传送多个统计独立的信号以供译码。
网络编码融合了路由和传统编码，用一定代价的编解码冗余度来获取更大的通信网络传输容量。
现在网络编码在无线通信网络中的应用主要有：1.1 网络编码在无线自组织（Ad.Hoc ）网络中的应用在无线自组织网络中，采用网络层和物理层平衡链路带宽供需的跨层优化策略，利用网络编码技术来优化路由算法，可以提升了无线自组织网络的多播吞吐量。
引入网络编码技术，增加了通信网络的复杂性和成本。
1.2 网络编码在无线传感网络中的应用传感器网络是以数据为中心的，在通信节点能收到多个信号，这样也利用采用网络编码技术。
通过随机网络编码技术，通信网络的中继节点独立地选择编码系数，对输入的信息比特流进行线性运算，然后将运算后的结果广播出去。
无线网络中协作分集技术研究的开题报告
无线网络中协作分集技术研究的开题报告一、选题背景及意义随着移动通信技术的迅速发展，人们对于无线网络的需求也日益增加。
但由于无线信道受到的干扰、多径效应等因素的影响，使得无线信号的传输质量并不理想。
在无线网络中，协作分集技术是一种常见的优化无线传输质量的技术，也是近年来研究的热点之一。
协作分集技术通过多个节点之间的协作来提高接收端的信噪比，从而提升无线信号的传输质量。
因此，本课题选择在无线网络中协作分集技术进行研究，旨在探究协作分集技术的具体实现方法，以及在实际应用中的效果和应用前景，为无线网络的发展提供有益的参考。
二、研究内容及技术路线（一）研究内容本课题的研究内容包括以下方面：1、协作分集技术的基本原理和实现方法，包括合作节点的选择、信道估计、合并等关键技术。
2、协作分集技术在无线网络中的应用场景和实际效果，包括协作分集技术在传统无线网络、5G网络、物联网等方面的应用前景。
3、针对协作分集技术在应用中存在的问题，探究技术改进的方向和思路。
（二）技术路线本课题的研究将按照以下技术路线展开：1、对协作分集技术的基本原理和实现方法进行系统学习和总结，阅读相关文献，了解市场发展情况。
2、对协作分集技术在无线网络中的应用场景和实际效果进行深入调研，包括定量分析其应用前景和优势。
3、针对协作分集技术在应用中存在的问题，提出技术改进方案并进行模拟实验和性能测试。
4、总结本课题研究成果并撰写毕业论文。
三、研究预期结果本课题的研究预期结果如下：1、全面掌握协作分集技术的原理和实现方法，对其优化和改进方向有一定了解。
2、研究无线网络中协作分集技术的应用场景、优势及应用前景，对于未来无线网络的优化、设计具有指导意义。
3、提出针对协作分集技术在应用中存在的问题的解决方案，并对其进行模拟实验和性能测试。
4、形成本课题的研究报告和毕业论文，能够满足高校科研及毕业论文撰写的要求。
四、研究计划1、1月至2月：开题、文献调研，确定研究方向和计划。
Cooperative Diversity Techniques for Wireless Networks无线网络中协作分集技术共34页文档
Reliability is an indication of the correctness of the hard-decision
a posteriori LLR (output)
Wireless Information Networking Group
GOAL Design scalable schemes for achieving receive diversity with small amount of information exchange
Wireless Information Networking Group
Preliminaries
Wireless Information Networking Group
Introduction (contd.)
CHALLENGES Array elements are not physically connected Traditional combining techniques (MRC, EGC) require large amount of information to be sent to the combining node
Error Correcting Codes Adds structured redundancy to the information bits: Exploits temporal diversity! Example: Repetition code:
Coding
Information bit
User-Cooperation: The early days
Information theory: The Relay Channel First studied by van der Meulen (1968) Coding theorems proved by Cover and El Gamal (1979)
无线通信中的协作分集技术
收稿日期:2006-01-18 作者 许魁 男 24岁 硕士研究生无线通信中的协作分集技术许 魁(解放军理工大学通信工程学院研究生3队,江苏南京210007)摘 要:协作分集使得在多用户环境下,具有单天线的多个终端可以共享彼此的天线,以形成一个虚拟的多天线结构,实现空域分集。
介绍了协作分集技术的基本概念、分类、研究现状以及系统结构,提出了由空时频移键控设计的空时编码协作分集方式,并分析了其性能。
关键词:协作分集;空时编码;频移键控;正交设计;卷积码中图分类号:T P929.5 文献标识码:A0 引言现有的多输入多输出(M I MO )天线技术通过在接收端和发射端同时安置多个天线M IM O 信道结构从而充分利用了空域资源,大幅度提高了信道容量。
但是现有的多天线技术多用于基站端,而对于移动终端,由于实现发射分集要求相邻天线之间的间距要大于电波波长并且多个收发天线之间的传输信道是独立的或至少是不相关的,移动终端对体积、质量和功耗的要求又非常苛刻,所以在移动终端很难安装多天线。
因而,很难在移动终端实现上行的发射分集。
考虑到现有的无线通信系统中多是由多用户组成,因而一种新的在移动终端实现发射分集的思想随之产生 协作分集[1]。
其基本思想是:移动终端之间共享各自的天线,利用自己和小区内其他移动终端所构成的虚拟的多发射天线阵传输信息,从而获得空间发射分集增益的分集方式。
1 协作分集图1表示了协作分集的原理。
源节点、中继节点和目的节点构成了一个简单的分集协作系统。
其具体的工作过程可分为两步:第一步,源节点以广播形式向中继节点和目的节点发送信息,中继节点对收到的信息进行信号处理;第二步,源节点和中继节点向目的节点发送信息,目的节点通过某种合并方式合并两步接收到的信号。
图中 表示源节点;!表示中继节点;∀表示目的节点。
图1 实现分集协作的原理图信息由源节点发出经中继节点进行信号处理转发到基站可以分为几种方式[3]:放大中继模式(AF )、解码中继模式(DF)、编码协作模式(CC)。
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第29卷 第1期南京邮电大学学报(自然科学版)Vol .29 No .1 2009年2月Journal of Nanjing University of Posts and Telecommunicati ons (Natural Science )Feb .2009一种在宽带无线网络环境下的协作分集方法潘沛生,郑宝玉南京邮电大学通信与信息工程学院,江苏南京 210003摘 要:协作通信可以使单天线的移动终端共享它们的天线而产生虚拟多发射天线阵列以获得发射分集。
提出了一种在频率选择性衰落信道条件下的协作分集方法,信宿不仅利用转接节点转发的信号而且还利用了信源直接传来的信号来进行解码。
通过计算机仿真,比较了考虑信源到信宿的直接传输的协作方法和未考虑信源到信宿的直接传输的协作方法的误比特率性能。
结果表明,考虑信源到信宿的直接传输可提高系统的协作分集增益。
关键词:协作分集;转接;频率选择性衰落信道;正交频分复用中图分类号:T N911.3 文献标识码:A 文章编号:167325439(2009)0120056204A Cooperati ve D i versity M ethod i n Broadband W i reless NetworksPAN Pe i 2sheng,ZHENG Bao 2yuCollege of Telecommunicati ons &I nf or mati on Engineering,Nanjing Universityof Posts and Telecommunicati ons,Nanjing 210003,ChinaAbstract:Cooperative communicati on can make single 2antenna mobiles share their antennas and generate a virtual multi p le 2antenna array in order t o achieve trans m it diversity .I n this paper,a cooperative diver 2sity method in br oadband wireless net w orks is p r oposed,in which the destinati on node utilizes the signal trans m itted by the s ource node and relayed by relay nodes and the signal directly fr om the s ource node t o decode .the perfor mance of the err or bit rate f or the method p r oposed with direct trans m it fr om the s ource node t o the destinati on node and the method without direct trans m it is compared thr ough computer si m ula 2ti on .Si m ulati on results show the higher diversity gain of the p r oposed method with the direct trans m it fr om the s ource node t o the destinati on node than the cooperative method without the direct trans m it .Key words:cooperative diversity;relay;frequency selective fading channel ;orthogonal frequency divi 2si on multi p lexing收稿日期:2008209217基金项目:江苏省自然科学基金重点项目(SJ207003)资助项目通讯作者:潘沛生 电话:(025)83492952 E 2mail:panp s@njup t .edu .cn0 引 言协作通信可以使单天线的移动终端共享它们的天线而产生虚拟多发射天线阵列以获得发射分集,因而成为当前无线通信的研究热点[1]。
Lane man等[2-3]最早提出了由中继对收到的来自信源的信号进行放大后重新传送(a mp lify 2and 2f or ward )的协作策略;Sendonaris 等[4-5]则提出了由中继对收到的来自信源的信号进行检测后重新传送(detect 2and 2for 2ward )的协作策略;Hunter 等[6]则将信道编码结合进协作,中继负责传输信源的码字的冗余以达到协作的目的;Babar ossa 等[7]研究了分布式的空时编码的协作策略。
以上提到的协作方法都是在频率非选择衰落信道条件下进行的,对于在频率选择性衰落信道条件下的研究则比较少。
最近,文献[8-9]研究了在宽带条件下即频率选择性信道条件下的协作通信问题,但是这些方法有一个共同的缺陷:在他们提出的协作模型中都没有考虑从信源到信宿的直接传输这一路径,即从信源到信宿的所有信息必须先传输给各个转接节点,再由转接节点转发。
本文研究的是在频率选择性衰落信道条件下的协作通信问题,考虑了信息从信源到信宿直接传输的路径,并且是基于OF DM 的协作方法。
通常为了获得多径分集增益,需要在信源或者转接节点进行空频编码,本文为了考虑增加从信源到信宿路径对整个协作分集的影响,所以除了OF DM 操作外不考虑任何编码的问题。
最后进行了计算机仿真,比较了考虑信源与信宿路径的协作通信与不考虑信源与信宿路径的协作通信的误比特率性能。
仿真结果表明,考虑信源与信宿路径的协作通信可有效增加协作分集增益。
本文使用的符号说明:(・)T表示转置,.为Hada mard 乘积,‖・‖表示Fr obeni ous 范数, x 」表示小于x 的最大的整数。
若X =[X 1,X 2,…,X N ]T,则diag (X )表示对角元素为X 1,X 2,…,X N 的对角阵。
1 系统结构图1是宽带无线网络结构,网络包括1个信源节点、1个信宿节点和M 个转接节点。
通信过程分为两个阶段:第一个阶段信源节点发出信号,M 个转接节点和目的节点都收到该信号;第二个阶段M 个转接节点转发上个阶段接收到的信源发出的信号到目的节点。
因为考虑的是宽带无线网络,所以信源节点与每个转接节点间的信道、信源节点与信宿节点间的信道、每个转接节点与信宿节点间的信道都是频率选择性的信道。
假设这些信道都是互不相关的瑞利衰落信道,并且每个信道各个路径之间是相互独立的。
图1 宽带无线网络结构信源节点到每个转接节点的信道时域冲击响应为:h sr i (τ)=∑L 1-1l 1=0hsr i(l 1)δ(τ-μl 1)(1)每个转接节点到信宿节点的信道时域冲击响应可表示为:h r i d (τ)=∑L 2-1l 2=0hr i d(l 2)δ(τ-μl 2)(2)信源节点到信宿节点的信道时域冲击响应可表示为:h sd (τ)=∑L 3-1l 3=0hsd(l 3)δ(τ-μl 3)(3)基于OF DM 的操作如图2所示。
图2 基于O F DM 的宽带协作结构在源节点N 个频域数据符号S =[S 1,S 2,…,S N ]经N 点I FFT 变换后,添加循环前缀后发送出去。
在每个转接节点i,当接收到源节点发出的时域数据后,首先去掉循环前缀,然后循环移动k i 个符号,最后添加循环前缀发送。
在目的节点,在第一个通信阶段去掉循环前缀后,对接收的信号进行FFT 变换所得的信号是从源节点发来的信号,在第二个阶段是从M 个转接节点发来的叠加的转接信号。
假设目的节点知道所有信道的状态信息,可以采用最大似然法进行解码。
1.1 第一个阶段每个转接节点接收到的频域信号为:Y i =S .H sr i +W i(4)其中,Y i =[Y i (1),Y i (2),…,Y i (N )]T为第i 转接节点收到的OF DM 符号;W i 是在转接节点i 的零均值复高斯噪声;H sr i 表示信源节点与第i 个转接节点间的信道的频域响应,可表示如下:H sr i =F h sr i(5)其中,F =11…1W 130N W 131N …W 13(L 1-1)N……ω…W (N -1)30NW (N -1)31N…W (N -1)3(L 1-1)N;h sr i =[h sr i (0),h sr i (1),…,h sr i (L 1-1)]T目的节点接收到的频域信号为:Y d =S .H sd +W d (6)其中,Y d =[Y d (1),Y d (2),…,Y d (N )]T为目的节点收到的OF DM 符号;W d 是在目的节点的零均值复高斯噪声;H sd 表示信源节点与目的节点间的信道的频域响应,可表示如下:H sd =F h sd(7)75 第1期潘沛生等:一种在宽带无线网络环境下的协作分集方法其中,F=11 (1)W130NW131N…W13(L3-1)N……ω…W(N-1)30NW(N-1)31N…W(N-1)3(L3-1)N;h sd=[h sd(0),h sd(1),…,h sd(L3-1)]T1.2 第二个阶段在每个转接节点i,当接收到源节点发出的时域数据后,首先去掉循环前缀,然后循环移动ki个符号,最后添加循环前缀发送。
这个循环移位操作在频域可表示为:A i=f k i.Y i(8)其中,f k i=[1,W13k iN ,…,W(N-1)3k iN]T。
则在目的节点收到的转接信号为: Yr =∑Mi=1A i.H r i d+W d=d iag(S)∑Mi=1(fk i.H sri.H ri d)+V(9)其中,V=∑Mi=1(f k i.W i.H r i d)+W d仍然是零均值复高斯噪声;Hr i d表示第i个转接节点与目的节点间的信道的频域响应,可表示如下:H ri d =F h ri d(10)其中F=11 (1)W130NW131N…W13(L2-1)N……ω…W(N-1)30NW(N-1)31N…W(N-1)3(L2-1)N;h ri d =[hr i d(0),hr i d(1),…,h ri d(L2-1)]T1.3 解码现在目的节点存在两路信号,一个是由信源直接发来的信号Yd,另一个是由转接节点转发来的信号Yr。