协同通信解说.ppt

* k * k * k * k * k * k * k * k * k * k * k * k * k * k * k * k * k * k * /23 * /23 END 提纲 通信信道模型 协同通信的提出 分集技术简介 中继信道模型 协同分集技术 协同通信的方法 三种协作模式（AF、DF、CC） 性能和优缺点比较 协同通信的应用 小结 通信信道模型 无线信道对信号传输影响主要有传输衰减、多径传播引起的频域选择性衰落、时变性引起的时间选择性衰落以及角度扩展引起的空间选择性衰落等。 传输衰减：路径损耗，阴影衰落，小尺度衰落 衰减类型： 多径(时延)扩展—频率选择性衰落 多普勒扩展—时间选择性衰减 角度扩展—空间选择性衰落 分集技术简介 在无线移动通信中广泛使用分集技术来减小多径衰落的影响，并且在不增加发射功率或牺牲通信带宽的情况下提高传输的可靠性。 分集技术分为以下几种类型： 时间分集 频率分集 空间分集 空间分集 根据发射或接收是否使用多根天线，可以把空间分集分成两类：接收分集和发送分集。 Tx Rx Rx 图1：接收分集示意图 Tx Tx Rx 图2：发送分集示意图 MIMO系统模型 MIMO技术可以达到空间分集的效果，在实际的无线系统中，基站端安装多天线并不困难，但是在移动终端，考虑到设备成本，工艺技术的限制，装备多根天线是十分困难的。协同分集就是在这样的背景下，基于中继传输的原理发展起来的。 空时 编码 空时 解码 .. .. h11 h12 x1 x2 xM y2 y1 yN 图3：MIMO系统结构 中继信道模型 含三个节点的基本中继信道是无线网络中最早的节点间协作的例子。—中继节点可以辅助源节点向目的节点传输信息。 A C B X Y Y1 X1 广播 接入 源节点 目的节点 中继节点 图4：基本中继信道 中继信道模型 其他中继信道模型： 中继节点1 目的节点 源节点 中继节点2 图5：并行中继信道 源节点 中继节点1 中继节点2 目的节点 图6：多跳中继信道 协同分集技术 基本思想：单天线的移动终端在多用户情况下通过分享其他用户的天线，从而创建了一个虚拟的MIMO系统。 图7：两用户协同示意图 协同模式分类 按接入方式分类 正交协同分集 非正交协同分集， 按中继实现方式 放大转发（AF）协同模式 解码转发（DF）协同模式 编码协同（CC）模式 AF协同模式 基本思想：指中继节点不对接收的信号进行解调和解码，而是直接将收到的信号进行模拟处理后转发，这是采用最早的一种协同模式。 图8：AF模式示意图 DF协同模式 基本思想：指伙伴要先对接收到的信号进行解调，解码（视是否编码而定）和估计，然后将数据进行编码调制后传输给目的节点。 中继采用的解码往往是接收信号的非线性变换；中继节点如果对数据作出了错误判决，那么这个错误也将被进一步传播。——采用循环冗余校验技术（CRC） 图9：DF模式示意图 DF—有校验模式 中继接收到信号后，将对信号进行解调和解码(如果没有编码则不需要解码)，并对数据进行CRC校验，如果数据正确，就按照信源的编码调制方式将信号进行编码(如果有编码)和调制，再将数据发射出去;如果数据不正确即将帧丢弃。 DF协同模式 解调 解码 CRC 校验 编码 调制 Tr CC协同模式 基本思想：每个用户都试图为它的伙伴传送冗余信息。当这一操作无法实现时，用户就自动返回到非编码协同模式，传输自己后续的信息。 中继传输的不再是与信源相同的数据信号，而是增加的冗余。 图10：CC模式示意图 编码协同方案 CC协同模式 用户1 用户2 基站 N1比特用户2数据 N2比特用户2数据 N1比特用户1数据 N2比特用户1数据 第一帧 第二帧 第一帧 第二帧 图11：编码协作方案 编码模式下，第一帧解码结果不同时的4种协同情况： CC协同模式 第二帧 第一帧 用户2 N2比特 用户1 N1比特 用户1 N2比特 用户2 N1比特 用户1 用户2 情况1 情况2 用户1 用户2 情况4 用户1 用户2 情况3 用户1 用户2 用户1 N2比特 用户1 N1比特 用户2 N2比特 用户2 N1比特 用户1 N2比特 用户1 N1比特 用户1 N2比特 用户2 N1比特 用户2 N2比特 用户1 N1比特 用户2 N2比特 用户2 N1比特 引入空时编码的思想，提出了空时编码协同分集(STCC)方案 在第二帧，各用户始终保留部分能量传输自己的第二部分码字，而只用部分能量参与协作。 CC协同模式 1 2 2 1 1 2 1 2 1 2 2 1 2 2 Frame 1 a