协作通信系统中的选择af中继协议研究毕业设计论文(编辑修改稿)

协作通信系统中的选择af中继协议研究毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

不明朗。 其频谱可能包括现有的固定无线接入频段、WLAN 频段或新划分许可频段。 WiMAX 可能的应用包括 :接入移动通信网、固定网无线宽带接入、单独组网。 它与 3G、 B3G 的不同在于 :3G及其增强型技术强调无处不在 (连续覆盖 )、移动性和全业务 (话音和数据 )，数据速率较高； WiMAX 提供的是热点覆盖、游牧式移动或有限移动，以数据业务为主，数据速率高。 B3G 则以蜂窝移动通信技术为主多种无线技术集成应用，提供全业务，数据速率高、覆盖连 续。 的目标与 3G、 3G 增强型及 B3G 有交叠，并在动态地变化，采用的关键技术也较接近。 但从标准化程度、产品成熟度、市场应用和频谱情况等综合分析， 3G 及其增强型和 B3G 等蜂窝移动通信的主导地位难以撼动。 总体上来讲，3G、 WiMAX 和 B3G 是满足不同速率和不同需求，在不同时间推出的技术，是互补和共存的。 国际上对 WiMAX 监管主要体现在频谱分配方面，目前只有韩国在 20xx 年底发放了 WiBro 许可证，使用频段为 GHz～ GHz。 RFID（无线射频识别技术）的理念是实现物与物的通信，它的发 展经过了物品识别、跟踪记录、环境感知阶段，正向着物物通信和实时控制方向演进。 集群通信是多个用户共用一组无线电信道的专用移动通信系统的技术，群组内用户共享前向信道，支持群组呼叫。 它采用 PTT 方式，呼叫接续快，被叫不需摘机，适合调度类业务和专用系统。 相比过去的模拟集群技术，数 字集群通信在系统性能、用户体验等方面有着模拟集群不能比拟的优点 ： (1) 数字集群采用的大区制和蜂窝小区技术频率复用率高。 (2) 采用数字信令方式、语音编码、调制解调；频谱利用率高、抗无线信道衰落西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 8 能力强。 (3)在覆盖漫游范围、容量、保 密性、业务种类（数据、短消息）等方面弥补了模拟集群通信的种种不足。 数字集群的基础技术包括 :TDMA（ GT800）、 FDMA/CDMA（ GoTa）和 FHMA（跳频）等。 运营方式分专网和共网两种，专网由某一单位独自建设、维护和使用，共网由运营商负责建设和维护，多个单位通过 VPN 方式共同使用。 共网运营将是数字集群的发展方向。 我国无线通信技术的标准化工作 有下面几点： （ 1）蜂窝移动通信 :已经制订了由 100 多个标准组成的 3G 系列标准。 包括了TDSCDMA、 WCDMA、 cdma20xx 系列标准。 同时积极参与 3GPPs 面向未来的 标准制订。 （ 2）宽带无线接入 :SCDMA 系列标准、 WLAN 系列标准（包括与蜂窝移动通信的互通、互操作标准）、 WiMAX 的行业标准正在制订中。 （ 3）数字集群 :我国已经制订了基于 GSM（ GT800）和 CDMA（ GoTa）技术的数字集群标准。 （ 4）短距离通信 :UWB、 RFID 等技术标准正在研究中。 发展趋势 当前，无线通信技术和市场飞速发展，在新技术和市场需求的共同作用下，未来的无线通信技术呈现出网络异构化、扁平化、 IP 化、泛在化等几大趋势。 （ 1） 异构化异构无线网络融合是移动通信 系统发展的重要趋势。 为了适应不同的通信环境以及满足用户业务的宽带化、个性化、智能化要求，无线接入网络出现了多种技术并存的情况。 一方面， 3G 技术拥有强大的网络管理和业务提供能力；另一方面， IEEE 802 系列的技术研发和商业应用的速度非常迅速，并且其鲜明的技术特征、清晰的市场定位成为这些技术快速占领市场的关键。 此外，包括超宽带 (UWB)、蓝牙等在内的短距离无线通信为用户提供了更高速、更快捷的无线接入。 因此，异构性更强、多样化更明显成为今后无线通信发展的主旋律。 （ 2） 扁平化未来无线通信的发展中，扁平化也是一个 重要的特征。 层次 复杂的网络结构，会造成一些严重的问题：首先，全网多级投资计划建设，建设模式不西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 9 尽相同，缺乏统一规划和管理，难以达到全网最优化设计；其次，网络结构层次和网络管理层次增多，会造成网络的性能指标下降，同时加大了建设和维护成本；第三，较多的网络层次，会使业务开展成本和业务维护成本增加，尤其是给全网性增值业务的开放带来困难。 因此，网络结构的简单化、扁平化已成为未来无线通信发展的一个重要趋势。 （ 3） IP 化随着 IP 技术的发展，移动网络逐渐面向全 IP 网络的趋势发展。 业界希望最终能够形成具备互操作的、融合的网 络结构，这将使得企业节省大量的投资，控制成本和风险，对最终用户实现各种网络的漫游和业务接入。 未来要实现不同无线技术共用同一个核心网络，就必须积极推动网络融合工作，网络的全 IP化有助于无线技术和核心技术的紧密集成。 除此之外，全球移动用户和业务流量将不断增加，无线通信中不同的应用和服务对数据速度和带宽会产生不同的需求，只有使网络向着全 IP 的方向演进，才能同时满足各种高流量等级和不断变化的需求。 未来网络的全 IP 化将是一个渐进的过程，它会逐步从核心网到接入网再到移动台。 （ 4） 泛在化随着 IT 产业的深入发展，信息逐渐 渗透到人们日常生活的方方面面。 网络的泛在化使得任何人无论何时何地都可以通过合适的终端设备与网络进行连接，获取个性化的信息服务。 在未来的泛在网络环境中，网络将自然而深刻地融入人们日常的工作和生活中，主动感知用户场景的变化并进行信息交互，通过分析用户的个性化要求主动地提供服务。 相应地，终端设备也将具备智能型接口及环境感知能力，使用户的使用更加简单和方便，从而满足我们对未来无线通信技术以用户为中心、随时随地接入网络的要求。 无线信道 无线信道定义 信道是对无线通信中发送端和接收端之间的通路的一 种形象比喻，对于无线电波而言，它从发送端传送到接收端，其间并没有一个有形的连接，它的传播路径也有可能不只一条，但是我们为了形象地描述发送端与接收端之间的工作，我们想象两者之间有一个看不见的道路衔接，把这条衔接西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 10 通路称为信道。 由于无线信道的广播特性使得节点间可以互相帮助，进行分布式的通信，并且可以获得和固定 MIMO 系统相同的性能增益，所以出现了协作通信的思想。 其目的是通过采用一种新的技术达到提高通信容量 、 传输速率和系统性能；减少电池能耗和延长网络寿命；提高吞吐量和多址接入方案的稳定区；增大传输范围；为多媒体通 信的信源 信道编码提供一种折中方案。 影响无线信道的因素 由于传播媒介带来的有害因素，无线通信成为一种极具挑战性的工作。 无线信号的影响有噪声衰减损失和干扰。 下面介绍几种重要的干扰因素： AWGN（加性高斯白噪声）从统计上而言是随机无线噪声，其特点是其通信信道上的信号分布在很宽的频带范围内。 高斯白噪声的概念 .白 指功率谱恒定。 高斯指幅度取各种值时的概率 p (x)是高斯函数 .加性高斯白噪声在通信领域中指的是一种各频谱分量服从均匀分布（即白噪声），且幅度服从高斯分布的噪声信号。 因其可加性、幅度 服从高斯分布且为白噪声的一种而得名。 该噪声信号为一种便于分析的理想噪声信号，实际的噪声信号往往只在某一频段内可以用高斯白噪声的特性来进行近似处理。 由于 AWGN 信号易于分析、近似，因此在信号处理领域，对信号处理系统（如滤波器、低噪音高频放大器、无线信号传输等）的噪声性能的简单分析 (如：信噪比分析 )中，一般可假设系统所产生的噪音或受到的噪音信号干扰在某频段或限制条件之下是高斯白噪声。 加性高斯白噪声只是白噪声的一种，另有泊松白噪声等 大尺度传播效应， 大尺度损耗传播模型描述发射机和接收机之间长距离上平均场强的变 化 ,反映由路径损耗和阴影效应所引起的接收信号功率随距离变化的规律。 该模型主要用于预测平均场强并估计无线覆盖范围 ,如用于电信运营商的网络规划设计、预测覆盖。 建立准确的无线信道大尺度传播模型对于蜂窝设计至关重要 ,它可以确定小区的覆盖大小、最佳位置 ,从而达到减少相邻小区之间的干扰、优化通信网络的目的。 准确确定小区的覆盖范围是衡量整个系统性能的关键 ,也是其它各项技术如功率控制、小区软切换、快速实现小区 “软容量 ”等的基础。 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 11 路径损耗导致了信号功率的降低，其产生于信号从发射机到接收机的衰减。 小尺度传播效应，无线信道的主 要特征是多径，多径性指的是由于同一传输信号沿两个或多个路径传播，以微小的时间差到达接收机的信号相互干涉所引起的。 接收机天线将它们合成一个幅度相位都极具变化的信号，其变化程度取决于多径波的强度。 无线信道的分集 正如我们所解释的，无线衰落信道所呈现的挑战随着时间的推移不断发生变化。 在通信系统的设计中，源和目的之间的单一信号路径可能出现严重衰落，因此需要通过增加信道编码部分的纠错能力 、 降低传输速率 、 使用更精密的探测器等技术进行解决。 然而这些解决办法对于许多实际路径的实现来讲还远远不够。 从不同 的角度看待衰落信道的通信问题，整体链路的可靠性通过在源和目的端提出多个信号路径可以得到明显改善，每一个衰落过 程尽可能独立其他过程。 用这种方法，至少有一个足够强的路径的有机会 提高。 这些旨在提供多个理想独立的信号路径的技术统称为分集技术。 时间分集： 是被 CDMA 系统使用用来克服多路径衰减的技术。 通过一个犁耙式接收机，单个元素或手指，能够偏移及时地说明多程信号的不同到达时间。 时间分集主要用于在衰落信道中传输数字信道，它是将同一信号相隔一定的时隙进行多次重发，只要各次发送的时间间隔大于信道的相干时间（相干时间定义 ：多普勒频展的倒数），则在接收端就可以获得衰落特性相互独立的几个信号。 信道相干时间等于或者超过几个符号传输时间的通信环境相当普遍。 这意味着在远大于相干时间的独立时间内，两个符号将经历高度相关的信道实现，因此可以用来获得分集。 获得这种分集的最简单的方法是使用重复编码机制来形成两个符号。 同样，为了保证重复符号在不相关的信道中实现，符号流的传输过程中要用到适当的交织。 频率分集 ： 将调制在不同载波频率上的同一路信号进行合并，从而带来信西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 12 号增益的一种接收技术。 在发信端将一个信号利用两个间隔较大的发信频率同时发射，在收 信端同 时 接收这两个射频信号后合成，由于工作频率不同，电磁波之间的相关性极小，各电磁波的衰落概率也不同。 频率分集抗频率选择性衰落特别有效，但付出的代价是成倍地增加了收发信机，且需成倍地多占用频带，降低了频谱利用率。 空间分集：也称天线分集，利用在不同地点的接收天线进行分集接收的方式。 是通信中使用较多的分集形式，简单的说，就是采用多付接收天线来接收信号，然后进行合并。 为保证接收信号的不相关性，这就要求天线之间的距离足够大，在理想情况下，接收天线之间的距离只要波长 λ 的一半就可以了。 多径衰落和阴影衰落产生原因是不 相同的。 随着移动台的移动，瑞利衰落随信号瞬时值快速变动，而对数正态衰落随信号平均值（中值）变动。 这两者是构成移动通信接收信号不稳定的主要因素，使接收信号被大大地恶化，虽然通过增加发信功率、天线尺寸和高度等方法能取得改善，但采用这些方法在移动通信中比较昂贵，有时也显得不切实际。 而采用分集方法即在若干个支路上接收相互问相关性很小的载有同一消息的信号，然后通过合并技术再将各个支路信号合并输出，那么便可在接收终端上大大降低深衰落的概率。 在移动通信中，空间略有变动就可能出现较大的场强变化。 当使用两个接收信道时，它们 受到的衰落影响是不相关的，且二者在同一时刻经受深衰落谷点影响的可能性也很小，因此这一设想引出了利用两副接收天线的方案，独立地接收同一 信号，再合并输出，衰落的程度能被大大地减小，这就是空间分集， 空间分集是利用场强随空间的随机变化实现的，空间距离越大，多径传播的差异就越大，所接收场强的相关性就越小。 这里所提相关性是个统计术语，表明信号间相似的程度，因此必须确定必要的空间距离。 经过测试和统计， CCIR 建议为了获得满意的分集效果，移动单元两天线间距大于 个波长，即 d＞ ，并且最好选在 l/4 的奇数倍附近。 若 减小天线间距，即使小到 l/4，也能起到相当好的分集效果。 空间分集分为空间分集发送和空间分集接收两个系统。 其中空间分集接收是在空间不同的垂直高度上设置几副天线，同时接收一个发射天线的微波信号，然后合成或选择其中一个强信号，这种方式称为空间分集接收。 接收端天线之间的西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 13 距离应大于波长的一半，以保证接收天线输出信号的衰落特性是相互独立的，也就是说，当某一副接收天线的输出信号很低时，其他接收天线的输出则不一定在这同一时刻也出现幅度低的现象，经相应的合并电路从中选出信号幅度较大、信噪比最佳的一路，得到一个总的接收天线输 出信号。 这样就降低了信道衰落的影响，改善了传输的可靠性。 空间分集接收的优点是分集增益高，缺点是还需另外单独的接收天线。 随着现代社会对无线通信需求的扩大，人们不断追求更高质量的无线传输速率和服务质量但无线通信中信号传输的多经衰落效应始终是困扰无线传输速率和服务质量提高的最大问题，因此，人们采用了多种抗多经衰落的技术这些技术包括分集、自适应均衡、扩频通信、交织以及纠错编码技术等，其中分集是。