低检测复杂度的全速率双向协作中继传输方案

摘要

在分布式无线通信系统中，双向协作通信技术借助于物理层网络编码方式能够实现数据流的双向传输，有利于克服半双工通信模式地限制、提高系统的频谱效率，已成为近年来的研究热点。其中，如何实现高可靠、高速率、低检测复杂度的双向无线中继传输是目前值得深入研究的课题。基于线性复数域编码技术涉及的传统全分集全速率（FDFR:Full Diversity FullRate）空时码不仅能够获得全分集增益，而且能够有效提升频谱效率，但其接收端需对空间和时间上的所有传输符号进行联合检测，检测复杂度过高。基于循环延迟分集技术的空频码具有简单的编码结构，接收端也具有统一的检测结构，有利于降低整个多天线传输系统的检测复杂度。本论文将通过对线性复数域编码与循环延迟分集(CDD:Cyclic Delay Diversity)技术的有机融合，研究具有低检测复杂度的全速率双向协作中继传输方案。本论文的主要研究内容如下:
　　 (1)在介绍空时编码、协作通信等关键理论及技术的基础上，重点研究了使用线性复数域编码技术获得全分集增益、实现全速率传输的内在机理。对若干个符号的联合编码与联合检测能够降低数据传输的误码率，可用于分布式无线通信系统中多个中继节点的协作传输过程。
　　 (2)在采用正交频分复用(OFDM:Orthogonal Frequency Division Multiplexing)技术的多天线无线通信系统中，研究了循环延迟分集技术的实现方式、分析了其简化编码与检测复杂度的原理，探索了其在分布式无线中继网络中的应用结合点。
　　 (3)在深入研究上述两种经典编码传输技术的基础上，结合二者优势，提出了一种具有低检测复杂度的全速率双向协作中继传输方案。该方案对应的一次完整双向中继传输需在三个时隙内完成。在第一个时隙，两个源节点的待发送数据经线性复数域编码和OFDM调制后传输到所有中继节点;在第二、三个时隙，两个源节点分别发送新数据，因而能实现全速率的双向传输，中继节点同时将在第一个时隙内接收到的数据以放大转发和循环延迟方式向两个源节点回传。理论分析和仿真实验表明，本论文提出的全速率双向协作中继传输方案，不仅能够获得系统的全分集增益，而且可以适用于任意中继数目的分布式无线协作通信网络，能够在保证系统获得误码性能的条件下显著降低接收端的检测复杂度，与仅追求误码性能或传输速率的中继传输方案更具有实用价值。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景和意义

1．2 研究现状分析

1．3 论文主要研究内容和结构安排

第二章 协作通信和双向协作中继系统

2．1 OFDM技术

2．2 MIMO技术

2．3 协作分集技术

2．4 协作通信的中继协议

2．4．1 放大转发中继方式

2．4．2 译码转发中继方式

2．4．3 编码协作方式

2．4．4 放大转发和译码转发的仿真分析

2．5 无线双向协作中继系统

2．5．1 信息交换协议

2．5．2 信号处理协议

2．5．3 物理层网络编码方法

2．6 本章小结

第三章 空时编码和空频编码

3．1 空时编码理论

3．2 全分集全速率空时编码

3．2．1 MIMO系统的全分集全速率空时编码方案

3．2．2 用于协作通信的全分集全速率空时编码

3．3 空频编码理论

3．4 基于循环延迟分集技术的空频编码方案

3．5 本章小结

第四章 低检测复杂度的全速率双向协作中继传输方案

4．1 系统模型和编码方案

4．2 低检测复杂度的全速率双向协作中继传输模型

4．2．1 系统传输模型

4．2．2 噪声归一化和最佳功率分配

4．2．3 仿真分析

4．3 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 全文总结

5．2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文