基于球形译码的分布式空频编码协同通信系统检测算法.pdf

分布式协同通信系统检测算法研究，是无线通信领域的研究热点之一。这项研究主要集中在如何提高无线网络在多径传输环境下的性能，尤其是信号衰落对通信性能的影响。在无线网络中，多径传输引起的信号衰落严重影响通信性能。当信道链路变化较慢时，信道可能长时间处于深衰落状态，导致终端之间无法进行通信。为了解决这一问题，传统上采用多天线发送分集传输方式，但这一方案在诸如便携式终端或无线传感器等场景中，受限于物理尺寸、制造成本和硬件复杂度，难以实现。 协同通信技术因此被提出，它采用分布式“虚拟”多天线发射分集阵列的方式，让分布于不同位置的天线相互协作。这种技术显著提高了系统的数据传输容量和对信道畸变的鲁棒性，成为了目前无线通信领域最有应用前景的研究热点之一。为了进一步提高协同通信的分集增益，研究人员将分布式空频编码技术引入协同通信系统中。与传统空时编码相比，空频编码显著降低了对中继节点存储和处理能力的要求，提高了协同通信的实用性。特别地，在频率选择性衰落环境中，空频编码协同通信系统获得的分集增益是协作分集与多径分集的总和，远高于空时编码系统所能实现的分集度。 然而，针对分布式空频编码协同通信系统提出的最大似然检测算法，在信道信息已知的情况下虽然能获得较为精确的接收数据符号检测值，但其复杂度较高，与中继节点数及信道多径数密切相关。当中继节点数或信道多径数较大时，算法复杂度将急剧增加，已成为分布式空频编码协同通信系统的一个重大应用瓶颈。 本文针对频率选择性衰落下的多中继分布式空频编码协同通信系统，提出了一种基于球形译码的频域符号检测算法。球形译码算法是一种有效的最大似然检测算法近似解法，它通过减少搜索空间来降低算法的复杂度。理论分析和仿真结果表明，所提出的基于球形译码的频域数据符号检测算法不仅获得了与最大似然检测算法相同的误符号率性能，而且显著降低了分布式空频编码协同通信系统检测算法的复杂度，提高了系统的实用价值。 在信道与系统模型方面，本文采用了时分双工模式，并假设每个终端节点采用正交频分复用技术且为单天线。各节点之间的信道相互独立且为准静态，即在一个数据块的范围内信道衰落系数保持不变。文中对向量和矩阵的表示方法、符号定义进行了详细说明，并介绍了相关的数学运算符号和矩阵运算的基本规则。 基于球形译码的分布式空频编码协同通信系统检测算法研究，不仅为提高无线网络通信性能提供了新的思路和方法，而且在算法实用性方面也做出了重要贡献。通过这一研究，可以期望在未来无线通信领域中，特别是在分布式协同通信系统的实际应用中，能够更加有效地克服信号衰落的问题，提高数据传输的效率和可靠性。