無線多跳網絡中MIMO與PNC融合機制的研究與仿真.pdf

1、無線頻譜資源的匱乏嚴重制約了無線通信的發(fā)展。因此，當前對通信技術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用增益，既改善了通信質量又提高了系統(tǒng)容量。物理層網絡編碼（Physical Layer Network Coding，PNC）利用電磁波傳輸特性自然地對傳輸信號進行編碼，可以實現信號的雙向傳輸，與傳

2、統(tǒng)的中繼技術相比，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結合，網絡的頻率利用率和吞吐量得以進一步提高。
　　本文的研究重點是無線多跳網絡中MIM0和PNC的融合機制，主要包括支持PNC的信號空間對齊、消除用戶間干擾的預編碼設計以及信號空間對齊約束條件不匹配時的中繼接收天線與預編碼向量聯合優(yōu)化選擇方案。
　　本文在分析和總結現有研究工作的基礎上，首先將用于PNC研究的經典雙向中繼信道拓展到多用戶的單中繼多向信道

3、，并對單中繼多向信道展開了分析和研究，主要的研究內容和貢獻如下:
　　1)首先對單中繼多向信道系統(tǒng)進行建模，提出了支持PNC的無干擾的兩個時隙的傳輸方案。在已知精確信道狀態(tài)信息的條件下，通過用戶節(jié)點的預編碼設計實現信號空間對齊，并結合中繼檢測設計，獲得了支持PNC的疊加信號。然后，再分別通過中繼節(jié)點和用戶節(jié)點的預編碼設計和檢測設計，實現了用戶間無干擾的信息傳輸。
　　2)對傳輸方案中的基于信號空間對齊的預編碼進行了研究，得出

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