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        无线通信应用的迅速发展，导致现有的无线频谱资源处于相对稀缺状态，包括无线协同通信、无线网络编码、认知无线电等新技术的出现，为提高无线频谱利用率提供了相关的技术支撑。本节介绍相关的新技术原理。

       无线通信中最初提出协同通信（Cooperative Communication）技术时，主要是为了解决如何利用多个单天线用户进行相互的配合实现多天线发射带来的性能增益，或者更具体地说，即实现多天线发射时由于不同天线到接收机的衰落的独立特性带来的分集增益，在此基础上提升系统传输信息的可靠性或者覆盖等性能指标。而这其中隐含着两个条件，一个是这些相互协同的用户或终端自身无法支持多天线，其原因可能是尺寸受限，或硬件复杂度受限.或者系统整体成本受限等原因；另一个条件则是这些相互协同的用户或终端到接收机的信道衰落特性应该尽量独立，同时彼此之间可以相互通信。根据上面的这些描述，无线协同的典型应用场景主要是传感器网络或者自组织（Ad Hoc）网，这些网络中通常终端配置简单；当然，目前在蜂窝移动通信系统中，比如在移动台到基站的上行链路中，两个或多个单天线移动台也可以相互协同组成一个虚拟的多天线阵列实现M1MO的有关功能。这又称为Virtual MIMO。

   （1）协同通信基本原理和分类

       首先介绍一下协同通信技术的基本模型，以两用户的协同为例，如图33所示，这个基本模型可以扩展到更多用户之间的协同。

图33     两用户协同通信

       在这个模型中，移动台MS1和移动台MS2之间相互协同，使得它们自身除了可以有一条直接通向基站BS的链路之外，还可以通过对方将发射的信号进行某种形式的转发（中继），获得另一条链路传输带来的分集增益。这里涉及另一个重要的概念，即中继（Relay）的概念，虽然实际上协同的概念从某种程度上说起源于中继.但协同与中继还是有一定的区别的。典型的中继系统模型如图34所示，两者对比可以看出，中继系统中的中继节点通常只有单一的中继功能，而不像上面所说的协同通信中，两个移动台既是信源，也同时是对方的中继，两者平等、相互配合。至于MIMO协同中继这个概念，则通常指将单一的中继替换为多个相互协同配合的中继站群，从而实现一个虚拟的多天线中继站的功能，以进一步挖掘系统的潜力。

图34   两用户中继通信系统

       当然，在分析协同通信的问题时，可以在一定条件下将其分解成中继的问题，根据协同方对发送源信息的处理方式不同，通常可以把协同的方式分为基本的三类：放大转发（AF,非再生方式），解码转发（DF,再生方式）和编码协同（CC）。放大转发即协同方把发送源的信号接收下来后（其中包含了噪声），直接放大发往接收机。解码转发则是协同方把发送源的信息接收下来后进行判决和译码（降低了噪声的影响但其中仍有可能出错），然后再发往接收机。编码协同则是将信道编码与协同结合，以典型的情况举例，相当于将原始信息进行信道编码后，不同的编码后的信息(校验信息)将根据情况在不同的链路上发往接收机，从而获得增益。

(2)协同通信主要特点及应用

       大多数研究表明，上述三种方式在衰落信道条件下信噪比较高的时候，能够获得比不使用协同更好的差错性能，而其中编码性能虽然复杂度最高，但其性能最好.且随信噪比恶化的程度较轻；而放大转发方式最为简单，但性能相对而言最差。虽然协同通信需要更多的发射机参与进来，但在充分利用信道的分集效果后，可以从整体上降低功率的消耗，提高频谱效率和可靠性。

       协同通信方面，目前研究得比较多的是如何进行信道编码的设计(针对编码协同)以及如何对通信的不同环节公平分配合适的资源(例如功率、频率、时隙等)以达到性能的优化。另外如何判断哪些用户间可以进行协同以及用户组如何更新，也是很重要的。干扰问题也是协同通信中需要面对的。多跳中继网络下的协同通信也是研究的热点之一。对于蜂窝系统而言，设备本身的局限也必须考虑，拿上行链路来说，协同通信要求手机之间可以直接通信，这个对于传统的网络架构而言是不支持的。而相应的信令的设计以及信道信息的测量和报告机制也是现实中需要仔细研究的，否则系统的效率将与理论值有很大差距。