國之重器出版工程多中繼無線協(xié)作傳輸理論與技術(shù)

包建榮（1978— ），男，博士，杭州電子科技大學信息工程學院教授、博士生導師，IEEE會員，中國電子學會、中國通信學會高級會員，浙江省中青年學科帶頭人，浙江省151第三層次培養(yǎng)人員。曾主持3項***科研項目及5項省部級科研項目，發(fā)表論文80余篇，申請專利20余項，獲得浙江省信息經(jīng)濟聯(lián)合會科學技術(shù)進步獎1項，主要研究方向為空間無線協(xié)作通信等。

目 錄

第1章　協(xié)作通信技術(shù)概述　001

1．1　無線協(xié)作通信研究意義　002

1．2　無線協(xié)作通信研究現(xiàn)狀　004

1．3　無線協(xié)作通信的典型應用　007

1．3．1　蜂窩移動通信網(wǎng)絡應用　007

1．3．2　無線局域網(wǎng)應用　008

1．3．3　無線傳感器網(wǎng)絡應用　008

1．4　無線通信分集技術(shù)　008

1．4．1　分集技術(shù)　009

1．4．2　分集合并技術(shù)　010

1．4．3　3種合并技術(shù)的性能對比　013

1．5　協(xié)作通信系統(tǒng)的基本模型　013

1．6　協(xié)作通信的多中繼協(xié)作　015

1．6．1　固定中繼協(xié)作　016

1．6．2　選擇DF中繼協(xié)作　019

1．6．3　增量中繼協(xié)作　020

1．6．4　其他中繼協(xié)作　021

1．6．5　各中繼協(xié)作的比較　022

1．7　協(xié)作通信的中繼選擇　023

1．7．1　基于不同準則的中繼選擇　023

1．7．2　不同中繼選擇的比較　025

1．8　本章小結(jié)　025

參考文獻　026

第2章　增強選擇的混合譯碼放大轉(zhuǎn)發(fā)及優(yōu)化功率分配　031

2．1　混合譯碼轉(zhuǎn)發(fā)模型及ISHDAF協(xié)作原理　034

2．1．1　混合譯碼轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)模型　034

2．1．2　ISHDAF協(xié)作原理　036

2．2　ISHDAF協(xié)作分析及仿真　039

2．2．1　ISHDAF協(xié)作的誤碼率分析　039

2．2．2　ISHDAF協(xié)作的中斷概率分析　040

2．2．3　ISHDAF協(xié)作的頻譜效率分析　041

2．2．4　ISHDAF協(xié)作的數(shù)值仿真及分析　042

2．3　協(xié)作網(wǎng)絡下的單及多中繼系統(tǒng)模型　046

2．3．1　單中繼系統(tǒng)模型與互信息量　046

2．3．2　多中繼系統(tǒng)模型及中繼選擇分析　048

2．4　基于中斷概率優(yōu)化的中繼功率分配　050

2．4．1　中繼系統(tǒng)的中斷概率分析　051

2．4．2　中繼系統(tǒng)的功率分配優(yōu)化　053

2．4．3　中繼系統(tǒng)的最優(yōu)中繼位置　054

2．4．4　中繼系統(tǒng)的中繼分集增益　055

2．4．5　中繼系統(tǒng)的功率分配仿真及分析　056

2．5　ISHDAF功率分配與誤符號率優(yōu)化　060

2．5．1　ISHDAF協(xié)作系統(tǒng)分析　060

2．5．2　誤符號率優(yōu)化的目標函數(shù)　061

2．5．3　功率分配因子的改進遺傳算法優(yōu)化　063

2．5．4　ISHDAF功率分配與符號率優(yōu)化仿真　065

2．6　本章小結(jié)　069

參考文獻　070

第3章　協(xié)作通信下的最優(yōu)中繼選擇　073

3．1　最優(yōu)中繼選擇的協(xié)作系統(tǒng)模型　075

3．2　機會中繼選擇策略　077

3．2．1　AF機會中繼選擇策略　078

3．2．2　DF機會中繼選擇策略　078

3．3　混合譯碼放大轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)作下的最優(yōu)中繼選擇策略　079

3．3．1　最優(yōu)中繼選擇算法描述　080

3．3．2　最優(yōu)中繼選擇性能分析　082

3．3．3　最優(yōu)中繼選擇對比仿真　083

3．4　基于門限決策的SDF中繼選擇策略性能分析　086

3．4．1　SDF中繼選擇策略描述　086

3．4．2　SDF中繼選擇策略理論分析　089

3．4．3　SDF中繼選擇策略仿真及分析　092

3．5　本章小結(jié)　095

參考文獻　096

第4章　協(xié)作多中繼選擇的刪除改進及功率優(yōu)化分配　099

4．1　單源多中繼AF網(wǎng)絡中的基本中繼選擇　101

4．1．1　單源多中繼AF協(xié)議模型　101

4．1．2　單源多中繼AF協(xié)議的基本中繼選擇策略　103

4．2　多中繼選擇策略的刪除改進及其次優(yōu)功率分配策略　105

4．2．1　系統(tǒng)模型　105

4．2．2　多中繼選擇策略的刪除改進　108

4．2．3　基于刪除改進的次優(yōu)功率分配　109

4．3　實驗仿真與結(jié)果分析　111

4．3．1　仿真實驗1　111

4．3．2　仿真實驗2　112

4．3．3　仿真實驗3　113

4．4　本章小結(jié)　114

參考文獻　114

第5章　雙向協(xié)作系統(tǒng)的中繼選擇和功率分配優(yōu)化　117

5．1　多中繼選擇策略的刪除改進及其次優(yōu)功率分配策略　119

5．2　現(xiàn)有中繼選擇算法和凸優(yōu)化功率分配　121

5．2．1　Max-Min算法模型　121

5．2．2　雙向中繼　122

5．2．3　凸優(yōu)化功率分配　122

5．3　門限信噪比乘積算法及其最優(yōu)功率分配　124

5．3．1　雙向中繼選擇策略的門限信噪比乘積算法　124

5．3．2　最優(yōu)功率分配　125

5．4　實驗仿真與結(jié)果分析　127

5．4．1　仿真實驗1　127

5．4．2　仿真實驗2　128

5．4．3　仿真實驗3　129

5．4．4　仿真實驗4　130

5．5　本章小結(jié)　131

參考文獻　131

第6章　改進的鏈路自適應再生（LAR）轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)作機制研究　133

6．1　協(xié)作通信系統(tǒng)模型　135

6．1．1　兩跳單中繼系統(tǒng)模型　135

6．1．2　兩跳多中繼系統(tǒng)模型　135

6．2　最大比合并概述及分析　136

6．3　協(xié)作通信的中繼傳輸協(xié)作　137

6．3．1　放大轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)作　138

6．3．2　譯碼轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)作　139

6．3．3　編碼協(xié)作　140

6．3．4　壓縮轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)作　141

6．3．5　各中繼傳輸協(xié)作的對比　142

6．4　改進的LAR轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)作方案　142

6．4．1　中繼選擇方案　145

6．4．2　改進的LAR中繼系統(tǒng)的性能分析　145

6．4．3　改進的LAR中繼系統(tǒng)性能仿真及分析　147

6．5　本章小結(jié)　149

參考文獻　149

第7章　低復雜度最大比合并量化轉(zhuǎn)發(fā)　151

7．1　多中繼協(xié)作轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)模型　153

7．2　改進的低復雜度量化轉(zhuǎn)發(fā)方案　155

7．2．1　中繼節(jié)點標量量化　157

7．2．2　目的節(jié)點聯(lián)合譯碼　158

7．3　中繼量化轉(zhuǎn)發(fā)的優(yōu)化功率分配　160

7．4　改進的量化轉(zhuǎn)發(fā)方案仿真及分析　162

7．5　本章小結(jié)　168

參考文獻　168

第8章　高效QC-LDPC預編碼Raptor編碼協(xié)作　171

8．1　Raptor編譯碼原理　173

8．1．1　Raptor編碼　174

8．1．2　Raptor譯碼　175

8．2　LDPC預編碼Raptor編碼協(xié)作原理　177

8．3　LDPC預編碼Raptor編碼協(xié)作分析　179

8．3．1　誤比特率分析　180

8．3．2　中斷概率分析　182

8．4　LDPC預編碼Raptor編碼協(xié)作仿真及分析　184

8．5　本章小結(jié)　188

參考文獻　189

第9章　多中繼LDPC譯碼軟信息轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)作　191

9．1　多中繼LDPC譯碼軟信息轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)作概述　192

9．2　協(xié)作傳輸系統(tǒng)模型　195

9．3　LDPC編譯碼原理　196

9．4　LDPC碼的擴展原模圖構(gòu)造　197

9．4．1　QC-LDPC碼的擴展原模圖構(gòu)造　198

9．4．2　循環(huán)偏移量的QC-IACE優(yōu)化搜索　201

9．4．3　所構(gòu)造編碼的性能仿真與分析　204

9．4．4　所構(gòu)造編碼的復雜度分析　206

9．5　LDPC譯碼軟信息轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)作　207

9．5．1　中繼節(jié)點軟信息測量　208

9．5．2　目的節(jié)點聯(lián)合譯碼　210

9．5．3　LDPC譯碼軟信息轉(zhuǎn)發(fā)仿真與分析　214

9．6　本章小結(jié)　216

參考文獻　217

第10章　多中繼極化選擇譯碼轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)作　219

10．1　Polar碼及其選擇譯碼轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)作概述　220

10．2　縮短Polar碼構(gòu)造的刪除圖樣選擇　223

10．2．1　Polar碼及其刪除改進結(jié)構(gòu)　223

10．2．2　Polar碼的反饋代價刪除　225

10．2．3　信道極化效果及誤塊率上限分析　227

10．2．4　實驗仿真及分析　228

10．3　分段CRC輔助的刪除Polar譯碼　231

10．3．1　Polar碼的BP譯碼　231

10．3．2　分段CRC輔助的Polar碼刪除譯碼　233

10．3．3　實驗仿真及分析　236

10．4　多中繼協(xié)作傳輸系統(tǒng)模型　241

10．4．1　多中繼協(xié)作系統(tǒng)模型　241

10．4．2　聯(lián)合極化譯碼轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)作模型　242

10．5　改進的極化選擇譯碼轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)作　243

10．5．1　基于衰落信道的極化碼構(gòu)造　243

10．5．2　預選及再選擇極化譯碼轉(zhuǎn)發(fā)　245

10．5．3　極化選擇譯碼轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)作分析　247

10．5．4　實驗仿真及分析　249

10．6　本章小結(jié)　253

參考文獻　2542100433B

本書系統(tǒng)論述了多中繼無線協(xié)作傳輸理論與技術(shù)，基本覆蓋了多中繼無線協(xié)作傳輸理論的多中繼優(yōu)化選擇和資源分配的內(nèi)容。內(nèi)容主要包括：協(xié)作通信技術(shù)概述、增強選擇的混合譯碼放大轉(zhuǎn)發(fā)及優(yōu)化功率分配、協(xié)作通信下的*優(yōu)中繼選擇、協(xié)作多中繼選擇的刪除改進及功率優(yōu)化分配、雙向協(xié)作系統(tǒng)的中繼選擇和功率分配優(yōu)化、改進的鏈路自適應再生（LAR）轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)作機制、低復雜度*大比合并量化轉(zhuǎn)發(fā)、高效QC-LDPC預編碼Raptor編碼協(xié)作、多中繼LDPC譯碼軟信息轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)作、多中繼極化選擇譯碼轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)作等內(nèi)容。該書能較好地涵蓋*新發(fā)展的多中繼協(xié)作傳輸理論與技術(shù)的諸多內(nèi)容，有助于推動5G等新一代無線協(xié)作通信技術(shù)的發(fā)展。

本書適合作為普通高等院校電子信息類專業(yè)高年級本科生、研究生的教材，也可作為從事多中繼無線協(xié)作傳輸及其信號處理等各領(lǐng)域工作的科技工作者的參考書。

基帶數(shù)字信號在傳輸過程中，由于信道本身的特性及噪聲干擾使得數(shù)字信號波形產(chǎn)生失真。為了消除這種波形失真，每隔一定的距離需加一再生中繼器，由此構(gòu)成再生中繼系統(tǒng)。再生中繼系統(tǒng)的特點是無噪聲積累，但有誤碼率的累積。

再生中繼器主要由均衡放大電路、定時提取電路、判決及碼形成電路等3個部分組成。均衡放大電路的作用是對接收到的失真波形進行放大和均衡；定時提取電路的作用是在收到的信碼流中提取定時時鐘，以得到與發(fā)端相同的主時鐘脈沖，做到收發(fā)同步；判決及碼形成電路則是對已被放大和均衡的信號波形進行抽樣、判決，并根據(jù)判決結(jié)果形成新的、與發(fā)送端相同的脈沖。