摘 要摘 要无线通信技术目前已经广泛地应用于人们生产生活的各个方面，例如无线网、手机、商业和军事等。中继选择问题一直是无线通信研究当中的一项重要课题，在不同的网络环境下有着不同的中继选择系统。多输入多输出系统（MIMO）目前已经成为高速的无线数据传输技术的重要技术。多输入多输出技术（MIMO）的理论、性能、算法和实现的各方面研究内容均收到各国学者们的广泛关注，并且进行着更加深入地研究。并且多天线系统在现在的实际应用中有着良好发展前景。信道状态信息(所谓的CSI)在无线通信领域中的释义，就是指通信链路的信道属性。信道状态信息（CSI）可以使通信系统适应当前的信道条件，在多天线系统中为高可靠性高速率的通信提供了保障。在目前的研究来看，协同无线通信技术也有着良好的应用。根据以上综述，本文主介绍了关于中继选择、多天线系统、信道状态信息（CSI）和协同无线通信的相关知识，主要进行了基于过期CSI的多天中继选择系统的仿真，通过构建系统模型，编辑程序，并以MATLAB软件为基础，模拟仿真系统模型，分析了基于过期CSI的多天线中继选择系统的中断性能。关键词多天线系统；中继选择；过期CSI；中断概率
目 录
第一章 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2 无线通信技术的发展 1
1.3 多天线系统的研究现状 1
1.4 中继选择策略的研究现状 2
1.5 中继选择方法的分类 3
1.5.1 按优化目标的不同进行分类 3
1.5.2 按选择方式的不同进行分类 4
1.5.3 从中继选择的时机分类 5
1.6 本文的选题目的和意义 5
1.7 本文的组织结构 6
第二章 协同无线通信的相关理论知识 7
2.1 协同通信技术 7
2.2 协同MIMO技术 7
2.3 半双工协同中继方法 8
2.4 三节点协同中继模型 8
2.5 半双工放大转发协议 9
2.6 CSI相关理论知识 9
2.6.1 CSI简介 9
2.6.2 CSI的应用 10
2.6.
 *景先生毕设|www.jxszl.com +Q: &351916072& 
3 过期CSI 10
第三章 基于过期CSI的多天线中继选择系统 11
3.1 系统模型 11
3.2 工作方式 12
3.3 变量设定 12
第四章 仿真 16
4.1 不同条件的模拟结果 16
4.2 图形对比 20
4.2.1 不同
值对系统中断概率的影响 20
4.2.2 不同中继数对系统的影响 21
4.3 结论 22
4.4 本章小结 23
第五章 总结与展望 24
致 谢 25
参 考 文 献 26
附录：参考程序 27
第一章 绪论
1.1 研究背景
随着科学技术的发展，人类已经进入信息时代，无线通信技术无疑是信息时代最重要的技术之一，所以越来越受到人们的重视。经过科学家们的不懈努力，无线通信技术的研究取得了很大成功。现在，无线通信技术已经融入到人们的生活当中。同时，无线通信技术仍在发展与进步，而协同无线通信技术凭借诸多优点成为无线通信发展中的重要技术，如协同MIMO技术。在协同无线通信的系统中，中继选择大大提高了系统的性能，所以中继选择方面的研究也受到了很大的重视。目前，无线通信技术虽得到了良好的应用，但也存在着许多问题需要研究。
1.2 无线通信技术的发展
发射天线最早出现在1887年H.R.赫兹的实验当中，其目的是验证麦克斯韦电磁波理论。在1899年，意大利无线工程师马可尼通过大量实验，终于实现了大型天线的远洋通信。马可尼的成功也造就了第一幅实用天线。在这之后，天线系统经历了很长时间的发展，不论是在天线的外形还是在天线系统的理论研究方面都有了突破性的进展。在第二次世界大战期间出现了雷达天线，随后微波中继通信、电视广播技术相继出现。在20世纪60年代到70年代期间，天线的发展空前迅速，在这段时间里，天线的基础设施得到改进，并且天线系统的理论也得到了完善。时至今日，无线通信技术的应用已经成为了人们生活中不可缺少的一部分。
1.3 多天线系统的研究现状
多输入多输出（MIMO）技术其实由来已久，早在1908年意大利无线工程师马可尼就已提出多输入多输出（MIMO）技术的基本设想，而多输入多输出（MIMO）技术得到重视是在20世纪90年代。经过大量有关学者的不懈努力，多输入多输出（MIMO）技术在很大程度上推动了无线通信系统的进步。
目前，一般来说，多天线系统的应用分为两种类型，分别为提高传输质量和提高传输效率，相应的，多天线的选择准则也可分为两种：一种是以最大化多天线提供的分集来提高传输质量；另一种是以最大化多天线提供的容量来提高传输效率。通过总结近几年来学者们对于多输入多输出系统（MIMO）无线通信技术的研究，大致可以发现，单用户MIMO技术研究的主要内容包括MIMO信道容量分析；MIMO衰落信道的测量和建模方法；MIMO系统信道信息反馈技术；基于MIMO的接收机关键技术，如信道估计、均衡、多用户检测；基于MIMO的空时编/解码方法、预编码发射技术等几个方面。经历了十几年的研究与发展，多天线系统已经成为现今通信建设中一项重要技术。目前的研究表明MIMO技术具有信号传播性能好、抗干扰能力强、系统容量大和传输速度高等优点。实际应用证明，在现在的城市发展中MIMO技术能够非常良好地应用于城市当中的十分复杂的无线信号传播环境下的无线宽带通信系统。例如，频谱效率比较方面，首先在移动蜂窝当中使用传统的无线通信技术那么它的频谱效率仅为1～5 bit/s/Hz；而使用多天线技术在室内传播环境的条件下频谱效率可以达到20～40 bit/s/Hz。一般来说，当射频信号通过多途径传输的时候往往会出现衰落，这一直被当作一个不利的因素因。但通过许多研究工作的结果可以发现，在MIMO系统当中信号的多途径传输不仅没有出现对系统性能的削弱，反而是一个有利的因素。现在，MIMO技术作为数据高传输速率的先进方法而得到人们越来越多的认同，在无线通信领域被视为一个新的里程碑。不过在目前的研究阶段中，MIMO系统也存在许多待解决的问题，比如天线数目变多带来的建造问题、需要反馈线数目变多以及算法相对复杂等问题。由此可见，多天技术还是一门正处于不断发展中的学科，有待广大研究者的不懈努力。诚然，多天线系统的发展为人们的生活带来了很大的改变。
1.4 中继选择策略的研究现状
Bletsas提出了一种机会中继选择(OR)策略，这个策略是基于系统的瞬时信道状态信息(ICSI)，在这种这中继选择算法中不需要知道全局拓扑信息的分布式[1]。在机会中继选择系统的基础上，进行进一步分析得到了一种能量感知型的中继选择策略(PARs)[2]。在这种中继选择策略中，是通过使用最优能量分配(OPA)机制来进行中继选择的，从而使整个系统的传输能耗最小化，实现延长整个网络系统生命周期的目标。这两种中继选择策略都有优缺点存在。Hwang提出了一种与固定阈值比较的中继选择方案，在这个方案中首先给定一个信噪比（SNR）阈值，通过将潜在中继节点的信道质量与这个阈值相比较的方式来确定中继节点[3,4]。而Senouci认为中继选择不是时刻需要的，并提出了一种自适应的中继选择策略，中继选择工作只有当信道状态不好的时候才开始进行[5]。Kompella把流路由和中继选择节点同时考虑，提出了一种多跳中继选择算法[6]。由此可见，在中继选择策略研究方面，相关的研究成果有很多，不同的研究结果当中提出了各种不同的中继选择策略，在这些中继选择策略中不同的中继选择方法都有自己的优缺点，对于不同的通信系统，使用不同的中继选择方法会有不同的结果，每一种中继选择方法都有其适合的通信系统。

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