無線多跳網(wǎng)絡(luò)中MIMO與PNC融合機(jī)制的研究與仿真.pdf

1、無線頻譜資源的匱乏嚴(yán)重制約了無線通信的發(fā)展。因此，當(dāng)前對(duì)通信技術(shù)的研究大多以提高頻譜利用率為目的。多輸入多輸出(Multiple Input Multiple Output，MIM0)技術(shù)通過發(fā)送端和接收端的多根天線，可以得到分集增益和空間復(fù)用增益，既改善了通信質(zhì)量又提高了系統(tǒng)容量。物理層網(wǎng)絡(luò)編碼（Physical Layer Network Coding，PNC）利用電磁波傳輸特性自然地對(duì)傳輸信號(hào)進(jìn)行編碼，可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)的雙向傳輸，與傳

2、統(tǒng)的中繼技術(shù)相比，提高了系統(tǒng)的吞吐量及頻譜效率。所以，考慮將上述兩種技術(shù)結(jié)合，網(wǎng)絡(luò)的頻率利用率和吞吐量得以進(jìn)一步提高。
　　本文的研究重點(diǎn)是無線多跳網(wǎng)絡(luò)中MIM0和PNC的融合機(jī)制，主要包括支持PNC的信號(hào)空間對(duì)齊、消除用戶間干擾的預(yù)編碼設(shè)計(jì)以及信號(hào)空間對(duì)齊約束條件不匹配時(shí)的中繼接收天線與預(yù)編碼向量聯(lián)合優(yōu)化選擇方案。
　　本文在分析和總結(jié)現(xiàn)有研究工作的基礎(chǔ)上，首先將用于PNC研究的經(jīng)典雙向中繼信道拓展到多用戶的單中繼多向信道

3、，并對(duì)單中繼多向信道展開了分析和研究，主要的研究內(nèi)容和貢獻(xiàn)如下:
　　1)首先對(duì)單中繼多向信道系統(tǒng)進(jìn)行建模，提出了支持PNC的無干擾的兩個(gè)時(shí)隙的傳輸方案。在已知精確信道狀態(tài)信息的條件下，通過用戶節(jié)點(diǎn)的預(yù)編碼設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)信號(hào)空間對(duì)齊，并結(jié)合中繼檢測(cè)設(shè)計(jì)，獲得了支持PNC的疊加信號(hào)。然后，再分別通過中繼節(jié)點(diǎn)和用戶節(jié)點(diǎn)的預(yù)編碼設(shè)計(jì)和檢測(cè)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了用戶間無干擾的信息傳輸。
　　2)對(duì)傳輸方案中的基于信號(hào)空間對(duì)齊的預(yù)編碼進(jìn)行了研究，得出

4、了其存在的約束條件和可獲得的選擇自由度。同時(shí)，對(duì)該信道模型的誤碼率性能進(jìn)行了分析，得出了端到端信息流可獲得的分集增益和系統(tǒng)可達(dá)的自由度。仿真結(jié)果驗(yàn)證了本文提出的結(jié)論。
　　3)針對(duì)中繼天線數(shù)不滿足基于信號(hào)空間對(duì)齊的預(yù)編碼存在的約束條件的場景，提出了中繼接收天線與預(yù)編碼向量聯(lián)合優(yōu)化選擇方案。由于預(yù)編碼向量與接收天線子集密切相關(guān)，兩者單獨(dú)優(yōu)化選擇會(huì)損失系統(tǒng)的整體性能。我們提出的方案不僅降低了預(yù)編碼向量選擇的復(fù)雜度，還保證了系統(tǒng)的整體通