collaborative communication: physical layer. channel models and system implementation(Chinese Edition)

《协同通信：物理层、信道模型和系统实现》从硬件、信道和物理层设计三个方面来阐述协同通信系统。主要涉及了协同通信系统的四个重要领域：其一是对该系统的完整分类，其二是无线信道，其三是物理层，最后是硬件相关部分。全书共分为6章，第1章总体介绍系统通信系统，第2章介绍了无线中继和空时信道，第3章介绍了透明物理层算法，第4章讨论了再生物理层算法，第5章主要讨论了硬件是如何促进和限制协同中继机制的，第6章对《协同通信：物理层、信道模型和系统实现》进行了总结，并着重探讨了重要的开放性研究方向以及仍需要进一步探索的领域。1.2概念简介在传统的无线通信系统中，用户与基站之间的相互通信是分别独立完成的。而协同通信则是通过中继的辅助或其他用户的协同来完成通信的，这就使得该用户的通信链路得以增强。这种系统在实现上有很大的自由度，辅助性的中继和协同性的用户可以通过多种方法来部署，因此会存在大量不同的系统架构。下面将对其中一些典型结构进行介绍。在此之前，先讨论一下系统中的无线信道和系统可挖掘的增益等问题。1.2.1信道无线信道是理解协同系统增益的关键。在第2章中将会对无线信道进行详细讨论，在此我们介绍一下其基本特征。传输信号在无线信道中会受到三个因素的影响：路径损耗。电磁波传输经过一定的距离后，对在足够大的面积上接收到的场强功率进行求平均计算就能得到与距离相关的功率损失，即路径损耗，简称路损。对于特定的环境，路损一般都是以分贝为单位并随着距离的增大而线性降低。路损效应可以消弱干扰的影响，但同样也使有用信号减弱。因此，改善路损常常是技术研究中的一个目标。阴影。在特定距离上某一半径的面积上接收功率会由于物体的随机遮蔽而产生围绕路损的一些波动，这种缓慢变化称为阴影效应，用来表示因传输距离相同而传播环境不同所导致的大尺度衰落的特征。阴影一般是随机的，常用以分贝dB形式表示的高斯变量来建模。阴影是最影响现代通信系统的不利因素之一，因为它不能通过信道编码之类的技术完全避免掉，常常导致通信链路的不可用（通常被称为中断）。因此，任何可以改进阴影影响的技术都是非常值得研究的。衰落。相对于前两者，这里所说的衰落是在路损与阴影上的一种小尺度衰落，通常是由多径传播环境造成的。如果由于快速移动性导致信道衰落在符号间就发生变化，称为快速衰落，否则称为慢速衰落。一般情况下快衰信道可以利用合适的信道编码来获得时间分集，而慢衰信道就不能获得时间分集，常导致链路中断。如果多径延迟大于符号周期，使得多个符号的副本之间是可以区分开的，则被称为频率选择性信道；否则，称之为频率平坦信道。前者可通过合适的信号处理技术来获得频率分集，后者不能提供频率分集，常常会带来链路中断。提到中断，最糟糕的场景就是慢衰且频率平坦的信道，最好的场景就是快衰且频率选择性的信道。现代通信系统中信道是慢衰还是快衰，取决于收发设备的移动速度。然而，随着技术的进步，符号周期越来越短，使得典型的信道都是频率选择性的，因而提供了足够的使用分集的可能性。而通过技术改善加强分集增益，似乎是不再必要的。然而，正如1.5.3节中所述的，分集（可靠性）总是被看做可与信息速率（容量）相互折中，因而需要对这两方面都尽量同时优化。……译