宽带无线中继辅助协作通信系统的能量效率及优化研究

中继辅助协作通信能有效提高无线传输的可靠性和扩大通信范围。系统中各个节点的能量优化配置对提高中继通信系统的性能至关重要。以往的中继辅助通信节点能量消耗只考虑理想化的无线发送能量消耗。本项目利用更为现实的电池能耗模型，同时考虑节点的无线发送和硬件能耗，从宽带点对点非中继通信在多径衰落信道下的电池能耗和误码率的关系出发，得到更贴近实际的中继辅助协作通信节点电池能耗最优配置，研究内容包括：（1）宽带点对点非中继单载波和OFDM系统在多径衰落信道下的电池能耗分析；（2）同步中继辅助协作通信的电池能耗和节点间优化配置；（3）异步中继辅助协作通信在窄带和宽带环境下的电池能耗和节点间优化配置。上述问题的解决将有助于得到更贴近实际的中继通信节点能耗分配方案，从而提高系统的性能，有助于推动中继辅助协作通信技术的实用化，具有重要的理论和实际价值。

本项目利用电池能耗模型对中继协作通信进行研究，主要目的在于利用中继辅助协作通信从而有效提高无线传输的可靠性和扩大范围，研究工作包括各节点的能量优化配置与基于能耗模型的电池能耗分析，主要进行了：（1）宽带点对点非中继单载波和正交频分复用（OFDM）系统在多径衰落信道下的电池能耗分析，包括在一定信噪比下的误码率和电池能耗的闭合表达式，及由对正交频分复用方案瞬时发送能量随机分布求数学期望得到的误码率和电池能耗的闭合表达式；（2）同步中继辅助协作通信的电池能耗和节点间优化配置，包括两次误码的误码率和电池能耗的表达式，额外噪声项的表达式，中继协作辅助通信与点对点直接通信的选择问题，及最小化节点总电池能耗；（3）异步中继辅助协作通信在窄带和宽带环境下的电池能耗和节点间优化配置，包括用户间中继辅助协作通信的方式，资源分配方案，及基站与用户间联合分配的最优算法。在完成上述研究内容的基础之上，本项目还研究了水声中继辅助协作通信，将项目组成员之前提出的利用异步中继的正交频分复用水声中继协作辅助通信方法进行了拓展，进行了深入的最优能量分配与中继点选择的研究。此外，本项目还研究了双选择水声信道时延与多普勒扩展独立估计，水声信道利用OFDM-IDMA做水声通信，中继辅助通信中的混合DLT码，海上无线通信的波束成型技术，及高阶QAM系统的盲均衡和信道盲估计方法等内容。通过研究，本项目提出了同步与异步中继辅助协作通信的电池能耗和节点间优化配置方案，以及更贴近实际的中继通信节点能耗分配方案，并将其在水声通信领域进行拓展，取得了显著的效果，可用于提高系统性能，并发表SCI检索期刊论文三篇，EI检索国际会议五篇，中文EI工程索引核心期刊论文两篇，中文核心期刊论文一篇，具有重要的理论和实际价值。