無線雙向中繼協(xié)作通信系統(tǒng)波束成形與功率分配算法研究.pdf

1、中繼協(xié)作通信技術(shù)具有三個主要優(yōu)點:提供協(xié)作分集，提高蜂窩系統(tǒng)小區(qū)邊緣的通信質(zhì)量，增加基站的覆蓋范圍和減小基站盲區(qū)。雙向中繼因其在頻譜利用效率上比傳統(tǒng)單向中繼具有更巨大的優(yōu)勢，得到了越來越廣泛的關(guān)注，將成為下一代無線通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)之一。鑒于此，本文主要研究基于放大轉(zhuǎn)發(fā)(AF)雙向中繼相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)，包括波束成形、容量區(qū)域的分析以及功率分配，主要研究內(nèi)容如下:
　　 1)針對用戶單天線中繼多天線雙向中繼系統(tǒng)，首先將基于迫零(ZF,

2、Zero Forcing)算法和廣義冪迭代(GPI，Generalized Power Iteration)算法的兩種波束成形方案進(jìn)行了比較;然后通過凸優(yōu)化方法得出了可達(dá)容量區(qū)域邊界的波束成形。仿真結(jié)果表明:GPI算法和凸優(yōu)化方法在速率方面明顯優(yōu)于ZF算法，并且ZF算法受到天線數(shù)目和信道相關(guān)系數(shù)的影響較大。
　　 2)針對多輸入多輸出(MIMO，Multi-Input Multi-Output)雙向中繼系統(tǒng)，首先給出了基于ZF和

3、最小均方誤差(MMSE，Minimum Mean Square Error)的線性轉(zhuǎn)發(fā)濾波器的設(shè)計;然后采用梯度下降算法得到了最大化和速率的波束成形;最后創(chuàng)新性地提出了基于MIMO雙向中繼的功率分配方案。仿真結(jié)果表明:MMSE轉(zhuǎn)發(fā)濾波器性能優(yōu)于ZF轉(zhuǎn)發(fā)濾波器;梯度下降算法能達(dá)到和GPI算法一樣的系統(tǒng)性能;所提功率分配方案的可達(dá)和速率比等功率分配方案高0.3到0.5bps/Hz。
　　 3)針對分布式雙向中繼系統(tǒng)，實現(xiàn)了基于均方誤