的减弱中继同信道干扰消除技术非线性预编码线性预编码中继性能评估本章小节第三章单天线模式下全双工中继的研究全双工中继的可行性端到端容量模式的可行性低空全双工中继研究系统模型系统性能评估初步结论线性低空中继网络本章小结第四章采用优化方案的全双工中继的研究源端和中继联合处理方法系统模型系统最优化速率链路中继的最优化设计系统模型系统优化本章小结第五章中继传输策略研究中继系统模型和速率性能用户选择前和速率用户选择后和速率仿真结果与分析本章小结万方数据第六章总结与展望本文研究工作总结进步的工作和建议参考文献附录程序清单附录攻读硕士学位期间撰写的论文附录攻读硕士学位期间申请的专利附录攻读硕士学位期间参加的科研项目致谢万方数据南京邮电大学硕士研究生学位论文专用术语注释表专用术语注释表缩略词说明非视距多输入多输出单输入单输出公用电话交换网系统半双工全双工自干扰放大转发解码转发压缩转发存储转发信号干扰噪声比信噪比信号干扰比上行链路下行链路无线局域网接入点低空平台高空平台服务质量同信道干扰。全双工系统全双工系统是点对点的通信系统，而且允许进行同时通信。如果中继的信万方数据南京邮电大学硕士研究生学位论文第二章全双工中继相关技术道包括两个理想的正交子信道，那么全双工系统就是可行的。它是通过将不同的频谱分配给每个节点来实现。因为发送信号是由不同频段承载的，所以它们之间互不干扰。这又称为频分双工。双工指的是双向点对点通信系统。然而，只有单向通信的中继系统也可以认为是或者系统。这么认为的根据是中继技能接收信号也能发送信号。然后根据中继是在同时间处理信号还是让信号排队传输的标准，可以将中继系统划分为和中继。在中继系统中，源端到中继和中继到目的端使用的是相同的频段。然而每跳占用不同的时隙。因此，中继的接收信号和发送信号之间不会产生干扰。然而，发送个符号或者接收个符号的时间是系统的两倍。由于这种频谱效率的损失，系统中通信过程半的时间就被浪费了。因此，系统比系统具有较高的系统容量效率。理论上，系统能够提供两倍于系统的系统容量。当系统容量不是需要重点考虑的因素的时候，可能会优先考虑模式而不是模式，因其实现起来的简便性。模式的中继节点能够同时在同频率接收和发送信号。因此，工作在模式的中继系统具有较高的频谱效率，但是中继模式会引起个问题。中继发送到目的端的信号也会被中继本身的接收端接收到，也就是说，中继处会有自干扰。因为这种缺陷，中继系统般情况下没有中继部署得广泛，如文献所讨论。中继中的自干扰全双工中继系统允许中继同时接收和发送信号。发送到中继的信号被中继处的接收天线收到，同时之前的个时隙接收到的信号经过中继处理之后从发送天线发送到目的端。中继处发送天线的信号就会与接收天线的信号发生干扰。假设不同时隙接收到的信号不相关或者相关性很低，从中继发送端产生的自干扰信号会降低系统的性能。中继自干扰的减弱这部分，介绍些不同类型的自干扰消除概念和方案。使用模式的中继替代模式的中继的目的就是为了获得更高的信道容量。因为在同时间同信道信号接收和发送同时进行，所以模式可以为系统带来更高的数据速率。但是模式会带来自干扰信号，而这个自干扰必须被消除或者减弱。众所周知，最简单的避免自干扰的方法是使用模式的中继，而且已经被众多研究广泛使用。然而既然使用模式的中继，就必须要考虑消除或者减弱自干扰的技术。有了这些技术作保障，模式中继才能在数据速率性能上超万方数据南京邮电大学硕士研究生学位论文第二章全双工中继相关技术过模式中继。我们也许会对干扰减弱和吞吐量最大化这两个概念之间来回变换使用而感到困惑。使用中继系统最终的目的是要得到最大化的系统容量，而不是减小自干扰，减少自干扰只是迈向最终目的的个步骤。不可否认的是，理论上来说，自干扰的大小和系统容量之间并不是个简单的单调关系。然而，在实际应用的系统中，由于自干扰功率会比有用信号大很多，系统容量会在它的上限收敛，因为自干扰在中继处会被完全消除。在改善系统容量的过程中有个体现信号处理方法的重要参数，系统的自由度，自由度指的是系统的维数。对于个如图中所示的中继系统来说，随着中继接收端和发送端天线的增多，自由度也增加。同理，如果源端和目的端的天线数也增加，那么自由度也会增加。本文的第三章和第四章研究的都是链路条件下的中继系统，所以源端和目的端都只有个自由度第五章研究的是链路条件下的中继系统。自由度越大就能够有更好的优化。具体点来说，增加中继发送端和接收端的天线数目可能会导致端到端更高的上限。同理，如果中继的发送端和接收到都只有个天线，那么意味着系统的自由度为。比较完模式和模式之后，我们得知中继系统对于实际的系统实现是个较好的选择，由于中继系统具有容易部署而且不会受到自干扰的影响的特点。然而，模式和模式之间的最佳选择依赖于移动通信系统中不断变化的系统参数。因此，根据信道条件实时变化，选择模式和模式的自适应系统将会长生更高的频谱效率。中继系统中有多种减弱自干扰的方法。最直接和直观的减弱自干扰的方法是在中继处估计自干扰，通过使用训练信号，然后将从接收信号中提取出估计值。但是只有在发送端和接收端不是移动的，而且之间有信道的固定中继才比较容易实现自干扰的估计。这种简单的移除自干扰的方法在移动中继系统中不适用，因为实现信道估计比较困难。因为在移动通信系统中，接收机和发射机之间的距离不断变化，而且中间可能有障碍物阻隔信道。目前消除或者减弱自干扰的方法大致可以分为三组物理位置上的隔离时域消除以及空间抑制。中继同信道干扰消除技术多用户多输入多输出无线通信系统通过允许多个用户在同时隙和同频率通信，能够极大提升系统的吞吐量。然而，因为多天线广播信道中的用户是分布式接收机，互相之间不能够进行协同检测，所以用户之间将会存在干扰。多用户预编码技术万方数据南京邮电大学硕士研究生学位论文第二章全双工中继相关技术的核心是在发送端对信号进行预处理，预消除多用户之间的同信道干扰，实现多用户通信。预编码技术的核心前提是发送端知道信道状态信息，的准确程度将对系统性能产生很大的影响。本文的第五章研究中继通信系统，这里先介绍下系统中的难题，如何通过波束成型矢量的设计抑制。目前常用的理论上消除的方法包括非线性和线性多用户预编码。非线性预编码其中非线性多用户预编码又包括脏纸编码预编码和预编码。脏纸编码能够达到多天线的容量域，所以是最好的预编码方案。但是确定脏纸编码的最优编码顺序和相关矩阵却是异常复杂，所以，研究人员相继提出些低复杂度的利用脏纸编码特性的方法，包括迫零脏纸编码和串行迫零脏纸编码，其中研究和应用得最广泛的是技术。可以根据图的结构实现。图系统框图研究表明在极低和极高的条件下均具有渐进性，即容量趋近于多天线广播信道的性能上界。然而适用在用户端为单天线的系统。当用户端为多天线时，为了进步提高系统的性能，文献提出种的预编码技术。无论是还是，都是基于迫零的思想，把来自不同的干扰分解成因果非因果两个部分，因果部分通过预编码矩阵运算消除，非因果部分通过脏纸编码去除。预编码是种复杂度低于脏纸编码的非线性预编码技术。线性预编码线性预编码主要包括随机波束成型块对角化迫零波束成型以及最小均方误差波束成型。图给出了线性预编码的系统模型。万方数据南京邮电大学硕士研究生学位论文第二章全双工中继相关技术图线性预编码的系统模型从图可以看出，信息流，经过预编码矩阵处理之后，通过信道传输给各自的用户，而不引起不同用户之间的干扰，从而提高系统信道容量。随机波束成形不需要发送端具有完善的，只要求用户反馈对应的波束矩阵索引以及。这种方法的优点在于使用较小的系统开销就可以在用户数目很多的时候获得渐进最优的性能，因此在实际系统中得到广泛的应用。波束成型方法不要求每个用户之间的干扰为，而是通过添加参数调整波束成型矩阵，最大化接收端的信干比。波束成型矩阵为其中为信道矩阵，，对应每个用户分配的功率。在噪声功率归化的条件下，般选取以最大化接收端的。算法是种复杂度较低的线性预编码方案，接收机端需要获得准确的，而这个条件在衰落信道环境中很难满足。由于是线性预编码，天线数目要满足，其中表示用户数目，表示每个用户的天线数目，表示中继发送端天线数目。第个用户的接收信号可以表示为从公式可以看出，等号右边第项为用户的期望信号，第二项表示同时隙其他用户对用户的干扰，即，第三项是加性高斯白噪声。其基本思想可以表示为用户信道矩阵可以表示为万方数据单位代码密级硕士学位论文论文题目全双工中继和全双工双向传输技术的研究孙本利孟庆民副教授通信与信息系统移动通信与无线技术工学硕士二零四年三月学号姓名导师学科专业研究方向申请学位类别论文提交日期万方数据万方数据南京邮电大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京邮电大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人学位论文及涉及相关资料若有不实，愿意承担切相关的法律责任。南京邮电大学学位论文使用授权声明本人授权南京邮电大学可以保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子文档允许论文被查阅和借阅可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索可以采用影印缩印或扫描等复制手段保存汇编本学位论文。本文电子文档的内容和纸质论文的内容相致。论文的公布包括刊登授权南京邮电大学研究生院办理。涉密学位论文在解密后适用本授权书。研究生签名日期研究生签名导师签名日期万方数据摘要近年来，随着移动通信技术的不断发展以及人们对于通信网络的需求的日趋增长，单信道全双工中继技术正迎来崭新的发展机遇。中继技术能够提升系统容量，因此对中继技术的研究具有较高的理论和实践意义。本文主要研究单输入单输出链路和多输入多输出链路中继系统的和速率性能以及传输策略。论文的主要工作包括概述了中继系统的研究现状基本原理以及中继系统的些关键技术，同时介绍了中继的预编码技术。针对中继带来的自