协作通信技术基础
协作通信与直接的基站服务用户有什么区别呢？所以了解一下相关理论。
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参考资料
协作通信PPT
(一) 提出背景
在中继信道的基础上提出来的，研究离散的无记忆、加性高斯白噪声（AWGN）中继信道模型的信道容量，其中所有节点工作在相同频段上，从而将系统划分为一个广播信道和一个多址信道。研究表明信道的容量大于源节点与目的节点间信道的容量。
| 中继信道技术 | 协作通信技术 | |
|---|---|---|
| 提出背景 | 分析AWGN信道的容量 | 应用于衰落信道中对抗多径衰落 |
| 技术特点 | 中继节点的唯一目的就是帮助源节点发送信息 | 整个系统的资源固定，各用户可当中继节点帮助源节点发送信息，又可以作为源节点发送自己的信息 |
（二）协作通信相关概念
1.协作通信的原理
- 在多用户通信环境中，使用单天线的各移动用户可以按照一定方式共享彼此的天线协同发送，从而产生类似多天线发送的虚拟环境，获得空间分集增益，提高系统的传输性能。
- 借助其他用户的 天线与自身天线共同构造发射天线，并且通过模仿传统的多发射天线分集来获得空间分集增益。
（三）协作通信常见的协作方式
| 放大转发（AF） | 译码转发（DF） | 编码协作（CC） | |
|---|---|---|---|
| 解调解码 | 不进行任何解调或解码操作 | 解调，用原来的编码方式进行编码传送 | 解调，进行新的信道编码 |
| 优点 | 操作简单，开销小 | 不会带来噪声传播的问题，利用循环冗余校验(CRC）避免了错误信息的扩散 | 传输效率较AF,DF高 |
| 缺点 | 放大有用信号的同时也放大了噪声，在信道状况较差时并不能获得良好的性能。 | 降低频谱效率，丢弃数据包也会损失一定的能量，造成接收端信噪比的下降 | 传输效率较AF,DF高 |
| 其他备注 | 协作者在进行放大时也放大了噪声，但是基站接收到两个独立的衰落信号，最后能作出较好的判决。 | 不会带来噪声传播的问题，但是如果不采用CRC循环冗余校验，则得不到满分集阶数。 | 在慢衰落条件下，即使移动终端间的信道传输特性非常差，编码协作依然能够显著提高这两个移动终端的误码率性能；若协作双方都能够正确解码的话，系统可以获得满分集增益。在快衰落条件下，编码协作会牺牲上行信道传输特性相对较好的终端的性能 |
2.其他
（1）空时编码协作（STCC）
a.原理：每个移动终端可在自己和其协作伙伴的多址信道上同时发送信息；而在一般编码协作方式中，移动终端只能在自己的多址信道发送协作信息。
b.优点：空时编码协作方式在快衰落环境下也可以获得满分集增益，并且不会牺牲信道质量相对较好的移动终端的性能。
（2）网格编码协作（NCC）
a.原理：网络节点将接收到的信息进行编码后再转发出去的多点传送技术。
b.优点：中间节点不再是简单的存储转发，而是将接收信息进行编码后再发送，从而可提高整个网络的容量和健壮性。
(三) 应用前景
- 协作通信技术可以提升系统容量、增大数据传输速率、有效的对抗衰落和以及降低系统的中断概率，提高系统的服务质量和可靠性。
- 协作分集技术解决大小受限的移动终端无法安置多天线的问题，推进MIMO技术实用化，带来无线通信领域 的巨大变革。
- 将协作通信技术广泛应用在蜂窝移动通信中、无线局域网、Ad Hoc网络、无线传感器网络，改善传输质量提高整个网络的寿命。
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