干扰限制的无线中继系统性能仿真(附件)【字数：11551】
摘 要摘 要现代通信技术不断革新与改进的关键是如何提高数据传输质量和速率。多输入多输出（MIMO）技术简单地说就是在中继系统收发两端设置多根天线，来增大系统的信道容量，提高系统的性能，且不增加系统的带宽、不增大发射功率。本文的目的在于研究在干扰环境下无线中继系统的中断性能。无线中继系统的中继协议有两种类型解码转发（DF）和放大转发（AF）。本文所采用的系统模型为在两跳多输入多输出、放大转发下同信道干扰固定增益的中继系统。中断概率是衡量通信质量的一个重要的指标，它表示接收的瞬时信号干扰比低于某一个特定的门限值的概率。本文是以MATLAB为平台，对中继系统的中断概率进行仿真，并总结一些关键参数（干扰强度、干扰源数、天线配置）对中继系统中断性能的影响。关键词中继系统；放大转发；多输入多输出；中断概率
目 录
第一章 绪论 1
1.1 研究的背景和意义 1
1.2 多输入多输出（MIMO）技术概述 2
1.2.1 多输入多输出（MIMO）系统的工作原理 2
1.2.2 多输入多输出（MIMO）技术的研究现状 3
1.3 多天线中继系统模型和关键技术 3
1.3.1系统模型 3
1.3.2 关键技术 5
1.4 本文的主要内容 7
第二章 数字通信系统概述 8
2.1 数字通信系统的基本组成部分 8
2.2 无线信道特性 9
2.2.1 无线衰落信道及其特征 9
2.2.2 衰落信道的包络和相位统计特性 10
2.3 无线传输的性能指标 11
2.4 本章小结 12
第三章 MIMO中继系统 13
3.1 系统模型 13
3.2 中断概率与渐近结果 15
第四章 仿真结果 17
4.1 仿真结果 17
4.2 本章小结 20
第五章 总结与展望 21
致谢 23
参 考 文 献 24 第一章 绪论
1.1 研究的背景和意义
上世纪四五十年代，全球范围内经历着信息技术革命，使得人类步入了 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
信息化的时代。可以说，信息技术与生活息息相关，生产生活中无时不刻不在与信息技术打交道。众所周知，无线通信技术的优点是远远大于有线通信的。由于无线电波在空间内无处不在，无线通信可以完成许多有线通信不能完成的任务，无线传输替代有线传输已经成为了不可逆的大潮。几十年前，谁也不会想到现在每个人都会拥有一部移动电话用来通讯、上网、看视频、下载音乐、图片等。谁也不会想到现在每个人都能随身携带一个小型的计算机。这些都给人们的生活提供了方便，提高了效率，也给枯燥无味的生活增添了许多的色彩。
多天线通信技术是现代通信史上的一次重大也是具有历史性意义的技术突破。其中，多天线通信技术根据其发射端、接收端的天线数量也分为了这样的几种：在发射端采用单根天线，在接收端采用多根天线，称为单输入多输出(Single Input Multiple Output, SIMO)，即接收分集；在发射端采用多根天线，而在接收端采用单根天线，称为多输入单输出（Multiple Input Single Output, MISO），即发射分集；随着单输入多输出技术与多输入单输出技术的成熟运用，多输入多输出（Multiple Input Multiple Output, MIMO）技术的研究与出现也就不足为奇了。
近些年来，无线通信的发展十分的快速，这使得高数据速率业务发展突飞猛进。由于对其需求的不断提高，新的技术的开发与运用已是大势所趋。多输入多输出系统能够提供更多的信道容量，但由于无线终端尺寸的问题，已经影响到了其使用。中继网络技术由此应运而生，成为了无线通信系统中令人欣喜却备受期待的候选技术之一。众所周知，多输入多输出技术不仅能够提高频谱效率，还能提高无线通信系统的可靠性。无线中继技术不仅能够提高无线网络的性能，还能够加大无线网络的覆盖区域。因此，将MIMO与无线中继技术相结合的MIMO无线中继技术就成为了未来研究的热点。在此，也可大胆地预测这也必将成为未来无线通信系统中的核心技术并得到非常广泛地运用。中继网络所采用的中继协议大概可以分为两种：解码转发（Decodeandforward，DF）和放大转发（Amplifyandforward，AF）。其中，放大转发（AF）由于其复杂度低，实现起来比较容易而得到了众多研究人员的广泛重视。放大转发（AF）协议又存在两种实现的方案，那就是固定增益和可变增益。本文中主要研究和讨论的是固定增益的无线中继系统在干扰环境下的系统中断性能。
当然，随着MIMO中继技术的发展，需要进一步研究的问题也会不断地增多。在现实的生产生活中，需要承受的用户量是非常庞大的，这导致了用户对通信需求量的不断增多，中继节点要如何来协调来自多个用户的不同需求、如何更加合理的优化中继节点的功率分配、移动中继网络如何来合理便捷地选择中继节点等问题需要专家学者进一步地研究和探索。不过，可以预见的是MIMO无线中继技术在未来的通信发展中拥有不可替代的地位，对未来无线通信技术发展具有重要意义。
1.2 多输入多输出（MIMO）技术概述
随着现代通信技术的不断发展与成熟，为了满足无线通信系统大容量、高速率的要求，最大限度的充分提高信道的频谱利用率，多输入多输出技术就由此被广泛地应用了。
1.2.1 多输入多输出（MIMO）系统的工作原理
MIMO通信是在发射端和接收端设置多根天线的传输单元，发射端发送信息，接收端接收信息，发送信号利用的介质是空气，发射端先编码，然后调制以及加权，最后通过映射等一系列的过程，就可以将信息转换成一个一个独立的编码子码流，通过不同的天线以及并行信道发送出去，其中不同的子码流是利用相同的频带进行发送的。一个MIMO通信信道含有多个并行的子信道，每一个子信道都是相互独立的。在这种情况下就能够实现频谱资源的重复利用且不增加额外的带宽，这样也就是说可以理论上提高带宽以及传输速率，最终还能提高无线中继系统的抗衰落、抗干扰能力。
目 录
第一章 绪论 1
1.1 研究的背景和意义 1
1.2 多输入多输出（MIMO）技术概述 2
1.2.1 多输入多输出（MIMO）系统的工作原理 2
1.2.2 多输入多输出（MIMO）技术的研究现状 3
1.3 多天线中继系统模型和关键技术 3
1.3.1系统模型 3
1.3.2 关键技术 5
1.4 本文的主要内容 7
第二章 数字通信系统概述 8
2.1 数字通信系统的基本组成部分 8
2.2 无线信道特性 9
2.2.1 无线衰落信道及其特征 9
2.2.2 衰落信道的包络和相位统计特性 10
2.3 无线传输的性能指标 11
2.4 本章小结 12
第三章 MIMO中继系统 13
3.1 系统模型 13
3.2 中断概率与渐近结果 15
第四章 仿真结果 17
4.1 仿真结果 17
4.2 本章小结 20
第五章 总结与展望 21
致谢 23
参 考 文 献 24 第一章 绪论
1.1 研究的背景和意义
上世纪四五十年代，全球范围内经历着信息技术革命，使得人类步入了 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
信息化的时代。可以说，信息技术与生活息息相关，生产生活中无时不刻不在与信息技术打交道。众所周知，无线通信技术的优点是远远大于有线通信的。由于无线电波在空间内无处不在，无线通信可以完成许多有线通信不能完成的任务，无线传输替代有线传输已经成为了不可逆的大潮。几十年前，谁也不会想到现在每个人都会拥有一部移动电话用来通讯、上网、看视频、下载音乐、图片等。谁也不会想到现在每个人都能随身携带一个小型的计算机。这些都给人们的生活提供了方便，提高了效率，也给枯燥无味的生活增添了许多的色彩。
多天线通信技术是现代通信史上的一次重大也是具有历史性意义的技术突破。其中，多天线通信技术根据其发射端、接收端的天线数量也分为了这样的几种：在发射端采用单根天线，在接收端采用多根天线，称为单输入多输出(Single Input Multiple Output, SIMO)，即接收分集；在发射端采用多根天线，而在接收端采用单根天线，称为多输入单输出（Multiple Input Single Output, MISO），即发射分集；随着单输入多输出技术与多输入单输出技术的成熟运用，多输入多输出（Multiple Input Multiple Output, MIMO）技术的研究与出现也就不足为奇了。
近些年来，无线通信的发展十分的快速，这使得高数据速率业务发展突飞猛进。由于对其需求的不断提高，新的技术的开发与运用已是大势所趋。多输入多输出系统能够提供更多的信道容量，但由于无线终端尺寸的问题，已经影响到了其使用。中继网络技术由此应运而生，成为了无线通信系统中令人欣喜却备受期待的候选技术之一。众所周知，多输入多输出技术不仅能够提高频谱效率，还能提高无线通信系统的可靠性。无线中继技术不仅能够提高无线网络的性能，还能够加大无线网络的覆盖区域。因此，将MIMO与无线中继技术相结合的MIMO无线中继技术就成为了未来研究的热点。在此，也可大胆地预测这也必将成为未来无线通信系统中的核心技术并得到非常广泛地运用。中继网络所采用的中继协议大概可以分为两种：解码转发（Decodeandforward，DF）和放大转发（Amplifyandforward，AF）。其中，放大转发（AF）由于其复杂度低，实现起来比较容易而得到了众多研究人员的广泛重视。放大转发（AF）协议又存在两种实现的方案，那就是固定增益和可变增益。本文中主要研究和讨论的是固定增益的无线中继系统在干扰环境下的系统中断性能。
当然，随着MIMO中继技术的发展，需要进一步研究的问题也会不断地增多。在现实的生产生活中，需要承受的用户量是非常庞大的，这导致了用户对通信需求量的不断增多，中继节点要如何来协调来自多个用户的不同需求、如何更加合理的优化中继节点的功率分配、移动中继网络如何来合理便捷地选择中继节点等问题需要专家学者进一步地研究和探索。不过，可以预见的是MIMO无线中继技术在未来的通信发展中拥有不可替代的地位，对未来无线通信技术发展具有重要意义。
1.2 多输入多输出（MIMO）技术概述
随着现代通信技术的不断发展与成熟，为了满足无线通信系统大容量、高速率的要求，最大限度的充分提高信道的频谱利用率，多输入多输出技术就由此被广泛地应用了。
1.2.1 多输入多输出（MIMO）系统的工作原理
MIMO通信是在发射端和接收端设置多根天线的传输单元，发射端发送信息，接收端接收信息，发送信号利用的介质是空气，发射端先编码，然后调制以及加权，最后通过映射等一系列的过程，就可以将信息转换成一个一个独立的编码子码流，通过不同的天线以及并行信道发送出去，其中不同的子码流是利用相同的频带进行发送的。一个MIMO通信信道含有多个并行的子信道，每一个子信道都是相互独立的。在这种情况下就能够实现频谱资源的重复利用且不增加额外的带宽，这样也就是说可以理论上提高带宽以及传输速率，最终还能提高无线中继系统的抗衰落、抗干扰能力。
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