無線通信系統(tǒng)中基于模擬網(wǎng)絡編碼的中繼技術研究.pdf

1、在無線通信系統(tǒng)中,使用中繼進行輔助通信可以克服陰影效應,增加覆蓋范圍,提高傳輸可靠性。中繼技術對于無線通信物理層的發(fā)展具有重要意義,是目前學術界和產業(yè)界所關注的重點技術之一,并在第四代移動通信以及未來的無線通信系統(tǒng)中得到應用。中繼技術和多天線技術結合,通過在中繼節(jié)點安裝多根天線,可以進一步利用多輸入多輸出(MIMO,Multi-Input Multi-Output)相關技術(如傳輸分集、空分復用)增強系統(tǒng)性能。當中繼節(jié)點支持多個源節(jié)點同

2、時傳輸數(shù)據(jù)時,可以采用網(wǎng)絡編碼技術。根據(jù)中繼節(jié)點信號處理方式的不同,一般有數(shù)字網(wǎng)絡編碼和模擬網(wǎng)絡編碼。其中,基于模擬網(wǎng)絡編碼的中繼節(jié)點不解調接收信號,只進行線性預編碼,實現(xiàn)容易,延遲較低,具有較強的實用價值。此外,在配對源節(jié)點進行數(shù)據(jù)交互的場景下采用雙向中繼協(xié)議,相比傳統(tǒng)中繼協(xié)議可以提升一倍的頻譜利用效率,具有重要的理論研究價值。因此,本文主要研究基于模擬網(wǎng)絡編碼的中繼系統(tǒng),特別是雙向中繼系統(tǒng)中的預編碼和天線選擇技術,以改善中繼系統(tǒng)性能

3、。
　　本文首先對無線通信系統(tǒng)中繼技術的研究現(xiàn)狀進行概述,重點介紹了基于模擬網(wǎng)絡編碼的中繼系統(tǒng),分析了現(xiàn)有的一些預編碼和天線選擇方案的理論和方法,重點介紹了雙向中繼系統(tǒng)。
　　相比于傳統(tǒng)的單對源節(jié)點單中繼雙向中繼模型,本文將其拓展為多天線多對源節(jié)點多中繼這一通用的模型,研究了系統(tǒng)中源節(jié)點以及中繼節(jié)點的預編碼方案,以最小化總均方誤差為目標,將原始非凸問題分解為三個較為簡單的子問題,并給出了一種迭代預編碼優(yōu)化方案。該方案能夠支持

4、多對源節(jié)點同時傳輸數(shù)據(jù),具有較高的頻譜利用效率。仿真結果表明,該方案應用于多對源節(jié)點多中繼雙向中繼系統(tǒng),可以得到較好的系統(tǒng)均方誤差和比特誤碼率性能。
　　在無線通信系統(tǒng)中,信道狀態(tài)信息是通過信道估計獲得的。由于噪聲的影響,接收機得到的信道狀態(tài)信息具有一定的誤差。本文在多天線多對源節(jié)點多中繼雙向中繼模型中,進一步研究了非完美信道狀態(tài)信息條件下的預編碼方案。本文使用高斯隨機信道誤差模型和克羅內克信道模型,充分考慮信道估計誤差,利用信道

5、誤差統(tǒng)計信息設計預編碼矩陣。仿真結果表明,本文給出的魯棒性預編碼方案能夠較好的降低信道估計誤差對均方誤差和比特誤碼率性能的影響。
　　在多天線無線通信系統(tǒng)中,天線選擇技術通過選擇合適的天線用于發(fā)射和接收,以較小的性能損失為代價,較大程度地降低運算復雜度,提升系統(tǒng)性能。本文給出了一種在多天線雙向中繼系統(tǒng)中的源節(jié)點天線選擇方案,使用貪婪算法,依次選出使得當前系統(tǒng)總數(shù)據(jù)傳輸速率最大的一對天線對,直至選出所有的最佳源節(jié)點天線對用于信號傳輸