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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:戴延璋
研究生(外文):Tai, Yenchang
論文名稱:基於合作式通訊中繼端使用之研究
論文名稱(外文):A Study Of Relay Usage In Cooperative Communications
指導教授:李彥文李彥文引用關係
指導教授(外文):Lee, Yinman
口試委員:郭耀文曾凡碩
口試委員(外文):Kuo, YawwenTseng, Fanshuo
口試日期:2012-07-12
學位類別:碩士
校院名稱:國立暨南國際大學
系所名稱:電機工程學系
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2012
畢業學年度:100
語文別:中文
論文頁數:54
中文關鍵詞:合作式通訊系統連續性最大比例合成器運算
外文關鍵詞:Cooperative communication systemSequential maximal ratio combining
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在無線通訊系統中,應用合作式通訊系統架構可以產生空間分集 (Spatial diversity)的增益特性,其特性改善系統在衰減通道中傳送之錯誤率效能,然而為了達到此架構較好的系統效能,傳統合作式通訊架構通常會使用全部的中繼端幫忙轉傳訊號,但是這樣傳統傳輸架構將會降低在頻譜上的使用效率。於是本研究我們提出一種新的檢測方式在合作式通訊系統上,以此來減少中繼端使用次數,其方式在目的端設置一組門檻值(Threshold)檢測訊號判斷是否需要中繼端幫忙轉傳訊號。第一部分我們將提出的方式應用在解碼後傳送(Decode-and-Forward, DF)協定,論證在中上衰退通道(Nakagami-m Fading Channel)並且利用二位元相位鍵移調變(Binary phase-shift keying, BPSK)為傳輸訊號,目的端根據系統要求的位元錯誤率(Bit error rate, BER)調整門檻值之數值,用此數值連續性檢測(Sequential detection)訊號,探討中繼端在提出檢測方式之使用次數。在第二部分,我們將其檢測方式考慮應用在放大後傳送(Amplify-and-Forward, AF)協定之多中繼端系統架構上。為提升系統效能在多中繼端系統架構中我們應用了中繼端的選擇,由較好的訊號品質之中繼端幫忙轉傳訊號。最後,透過模擬的方法驗證此提出的檢測方式,在中繼端的使用次數將有明顯的減少。
In wireless communications, the application of various cooperation techniques can offer additional spatial diversity. It can be shown that the corresponding error-rate performance can be much improved under the fading channel environment. However, in order to achieve this enhancement, traditional cooperation techniques usually use all active relay branches for transmission, which may reduce the spectral efficiency. In the thesis, we propose a new detection method to reduce the relay usage in cooperation. Specifically, a set of thresholds are included for the detection at the destination, which determines whether the relays are needed to forward the overheard signals. In the first part of the thesis, we focus on the decode-and-forward (DF) protocol. We demonstrate that under Nakagami-m fading channels and the use of binary phase-shift keying (BPSK) modulation, the destination can adjust the threshold values according to the required bit error rate (BER) performance. In the second part, we change to consider the amplify-and-forward (AF) scenario with multiple dual-hop relays. The relays with good signal quality will be selected first for better performance. Finally, simulations show that with the proposed detection method, the relay usage can be reduced quite effectively.
目錄
誌謝 I
中文摘要 II
Abstract III
目錄 IV
圖目錄 VI
表目錄 VIII
第一章 緒論 1
第二章 解碼後傳送協定與系統目的端檢測法則 3
2.1 單一中繼端系統架構 3
2.1.1 目的端連續性檢測法則 4
2.1.2 系統要求之精確錯誤率分析 7
2.1.3 設立門檻值 13
2.1.4 模擬結果 15
2.2 多中繼端系統架構 21
2.2.1目的端連續性檢測法則 23
2.2.1.1 多中繼端的選擇 23
2.2.2 系統要求之精確錯誤率分析 24
2.2.3 設立門檻值 26
2.2.4 模擬結果 28
第三章 放大後傳送協定與系統目的端檢測法則 37
3.1 系統架構 37
3.2 目的端連續性檢測法則 39
3.2.1 多中繼端的選擇 39
3.3 系統要求之趨近錯誤率分析 40
3.4 設立門檻值 42
3.5 模擬結果 44
第四章 結論與未來展望 52
4.1 結論 52
4.2 未來展望 52
參考文獻 53

圖目錄
圖2.1 單一中繼端解碼後傳送系統架構圖 3
圖2.2 連續性偵測區間判斷 4
圖2.3 二位元相位鍵移機率密度函數及判斷區間定義 11
圖2.4 要求達到之錯誤機率,高訊雜比(左)和低訊雜比(右)的門檻值變化 14
圖2.5 目的端連續檢測法則之單一中繼端解碼後傳送架構在雷利衰退通道模擬位元錯誤率效能 16
圖2.6 單一中繼端解碼後傳送架構在雷利衰退通道之最大比例合成器比值 16
圖2.7 單一中繼端解碼後傳送架構在雷利衰退通道之總傳送次數做最大比例合成器比值 17
圖2.8 目的端連續檢測法則之單一中繼端解碼後傳送架構在中上衰退通道模擬位元錯誤率效能 18
圖2.9 單一中繼端解碼後傳送架構在中上衰退通道之最大比例合成器比值 19
圖2.10 單一中繼端解碼後傳送架構在中上衰退通道之總傳送次數做最大比例合成器比值 19
圖2.11 多個中繼端之解碼後傳送系統架構圖 21
圖2.12 二個中繼端解碼後傳送架構在雷利衰退通道模擬兩種中繼端選擇方式之位元錯誤率效能 29
圖2.13 二個中繼端解碼後傳送架構在雷利衰退通道做兩種中繼端選擇方式之最大比例合成器比值 30
圖2.14 二個中繼端解碼後傳送架構在雷利衰退通道做兩種中繼端選擇之總傳送次數做最大比例合成器比值 30
圖2.15 二個中繼端解碼後傳送架構在中上衰退通道之選擇R2D通道位元錯誤率 31
圖2.16 三個中繼端解碼後傳送架構在中上衰退通道之選擇R2D通道位元錯誤率 32
圖2.17 目的端連續檢測法則之二個中繼端解碼後傳送架構在中上衰退通道模擬最大比例合成器比值 33
圖2.18 目的端連續檢測法則之二個中繼端解碼後傳送架構在中上衰退通道模擬總傳送次數做最大比例合成器比值 33
圖2.19 目的端連續檢測法則之三個中繼端解碼後傳送架構在中上衰退通道模擬最大比例合成器比值 34
圖2.20 目的端連續檢測法則之三個中繼端解碼後傳送架構在中上衰退通道模擬總傳送次數做最大比例合成器比值 34
圖3.1 多個中繼端放大後傳送系統架構圖 37
圖3.2 目的端連續檢測法則之不同中繼端個數在雷利衰退通道模擬放大後傳送位元錯誤率效能 45
圖3.3 目的端連續檢測法則之不同中繼端個數放大後傳送架構在雷利衰退通道最大比例合成器比值 45
圖3.4 目的端連續檢測法則之單一中繼端在中上衰退通道模擬放大後傳送位元錯誤率效能 48
圖3.5 目的端連續檢測法則之二個中繼端在中上衰退通道模擬模擬放大後傳送位元錯誤率效能 48
圖3.6 目的端連續檢測法則之三個中繼端在中上衰退通道模擬模擬放大後傳送位元錯誤率效能 49
圖3.7 目的端連續檢測法則之單一中繼端放大後傳送架構在中上衰退通道做最大比例合成器比值 50
圖3.8 目的端連續檢測法則之二個中繼端放大後傳送架構在中上衰退通道做最大比例合成器比值 51
圖3.9 目的端連續檢測法則之三個中繼端放大後傳送架構在中上衰退通道做最大比例合成器比值 51

表目錄
表2.1 單一中繼端解碼後傳送之雷利衰退通道精確錯誤機率 8
表2.2 不同中上衰退通道衰落指數,利用數值探討中繼端使用率百分比 20
表2.3 不同時槽的傳送資訊 23
表2.4 二個中繼端架構,在不同衰落指數之中上衰退通道中繼端使用率百分比 35
表2.5 三個中繼端架構,在不同衰落指數之中上衰退通道中繼端使用率百分比 36
表3.1 不同中繼端個數,利用數值探討中繼端使用率百分比 46


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