Two-Way模型瑞利衰落信道下的MIMO技术与Turbo编码应用

摘要

在实际的通信场景中，当用户间无法直接传输信息，需要依靠基站（或中继）完成数据交互，此时传输系统可以简化为一种用户间无协作的Two-way中继传输模型。本文针对Two-Way中继传输系统，研究在两时隙传输策略下，如何设计传输方案使系统性能最优。主要工作概述如下：
　　研究了Two-Way信道下所有节点均为单天线场景的传输方案，设计了一种基于最小簇间距离和的网络编码方案，提升了QPSK调制下的系统性能。
　　研究了MIMOTwo-Way中继通信系统中上行MAC链路和下行BC链路传输方案的设计，讨论了两种两时隙传输策略：基于MMSE线性预编码技术和基于网络空时编码的传输策略。针对用户单天线中继两天线的情况，分析了以上两种传输策略的中断概率和误组率。仿真结果与理论推导均表明，采用网络空时码方案的性能较优，且系统的分集增益随着中继节点天线数的增加而线性增加。
　　针对中继节点与用户均有两根天线的情况，讨论了适用于上下行链路的基于网络空时编码的传输方案，分析了该方案下系统的容量，并通过计算机仿真分析了系统的性能。与用户单天线情形相比，在同样的仿真条件下，系统误码率性能获得较大提升。
　　选择3GPP协议给出的Turbo码作为信道编码，仿真了基于Turbo码的MIMO Two-way中继系统的性能。在快衰落信道和慢衰落信道下，用户与中继节点均为两天线的MIMO Two-way中继系统的性能优于用户单天线中继节点两天线的MIMO Two-way中继系统的性能。可以看出，信道编码技术对整体性能的改善非常明显，在用户端增加一根天线可以获得非常大的性能增益。这些结论在后续用户协作及D2D技术研究中都非常有价值。