协同中继系统的信道模型与性能损耗分析

本章介绍了协同中继系统的相关信道模型。我们首先讨论了一般的端到端衰落信道的关键建模问题。我们已经证明了复杂的传播特性可以分解为三个效应：路损、阴影和衰落，并讨论了这些效应的特性和统计性能。

我们接下来详细讨论了再生和透明无线信道的建模问题。我们在讨论每一种情况下的衰落之前，先总结了路损和阴影效应的建模方法。然后探讨了每一种衰落的幅度分布以及时域、空间域和频域的相关函数。随后我们总结了信道仿真和信道估计，以及测量和经验模型方面的最新研究成果，并表明了可以将分布式协同中继信道分为前文所述的透明信道和再生信道。

整体上看，协同中继和传统信道的最大区别在于发送和/或接收天线的高度不同。协同中继的天线高度很低，所以会淹没在杂散的环境中。另一个重要区别是协同中继的发送端和接收端是移动的，这极大地影响了时间自相关特性。此外，协同中继减小了通信距离，从而减小了转效点距离和阴影方差。

再生中继、透明中继和分布式系统的信道有不同的特征：

●再生中继信道。首先，缩短的通信距离可以带来更小的累积路损、更少的阴影变化和更短的传播时延，从而显著降低了频率选择性。其次，移动的发送端和接收端极大影响了时间自相关函数。第三，由于再生中继的系统特性，每个中继段是独立的，从而可以获得其幅度统计特性。可再生中继系统的主要性能增益源于路损和一定程度的阴影增益，与衰落增益无关。(www.xing528.com)

●透明中继信道。首先，除了较短的通信距离带来每个中继段较小的路损和阴影效应之外，透明中继放大了系统的转效点性能和阴影方差，并且降低了端到端的时延扩展。其次，发送端和接收端的移动性极大地影响了时间自相关函数。第三，由于透明中继的系统特性，系统的所有中继段是相互耦合的，从而使系统的衰落特性依赖于具体的系统拓扑，并且带来了全新的、更加严格的性能统计方法。透明中继系统的主要性能损耗源于阴影效应和衰落导致的每个中继段的统计变化的累加。

●分布式中继信道。无论是使用再生还是透明中继系统来实现分布式系统，通过以上的讨论可以得到，分布式中继系统的一大优势便是能够在可用的分布式信道中选择最佳的信道，以最大化利用宏分集和微分集增益。

在撰写本书时，仍有一些开放性问题留待解决，我们将在第6章继续进行讨论。目前还没有针对透明中继信道和分布式中继信道的信道测量方法或经验模型的研究。并且目前已有的对透明中继信道的大多数统计分析结果仍是积分的形式。最后，MIMO再生和透明中继，以及分布式信道的时域、空间域和频域大量统计特性在很大程度上仍留待我们分析解决。