单小区内多中继服务多用户的传输技术研究

摘要

人们对随时随地进行自由通信的渴望促进了无线通信技术的迅速发展，更广范围的信号覆盖和更高速度的传输速率是下一代无线通信系统的典型特征。近些年来，为解决小区边缘的覆盖问题，无线中继技术在蜂窝系统中的应用受到了越来越多的关注。无线中继可以在不显著改变骨干网结构的前提下改善小区边缘的信号质量，提高小区吞吐量。无线中继同时具有成本较低，站址选择方便等优点。多天线技术是增加信道容量和提高系统可靠性的有效技术，被认为是下一代移动通信系统最具有潜力的手段之一，将多天线技术和中继技术有效结合可以进一步提高无线系统的性能。在单个小区内布置多个中继可以进一步增强小区边缘的信号覆盖并进一步提高频谱效率，如何在基站、中继配置多天线的情况下，合理利用多个中继获得更好的传输性能，是一个非常有研究价值的课题。本文首先考虑基站在两中继辅助下向两个用户发送下行数据的场景，中继使用解码转发方法。第一跳基站到中继的传输采用多用户空分复用的传输方法，第二跳两中继在相同的时频资源上将数据转发给两用户。
　　 本文首先研究了两跳传输的时间分配，提出了两中继两跳传输最优的时间分配策略。另外基站端也可以通过功率分配改善系统性能，而功率分配最优化问题难以求解，本文从匹配中继传输两跳容量的思路出发给出了一种次优的功率分配方案，并对其进行了合理的简化。仿真结果显示，时间分配和功率分配优化方案可以使两中继两用户传输获得有效的性能提升。本文进一步考虑了单小区内存在更多中继和用户数目的情况。当用户数目多于中继数目时，可以通过用户选择获得多用户分集增益。首先在两中继多用户的情况下，对用户选择方案进行设计。用户选择方案的设计联合考虑了信道增益、避免用户间干扰和匹配中继传输的两跳容量等因素。另外，在相同的时频资源上同时激活多个中继会产生比较严重的干扰，因此本文进一步考虑使用多中继选择减少同时工作的中继数目，从而减轻节点间干扰，更好的获得多个中继同时传输的空间多路增益；同时也使得时间分配和功率分配优化方案、用户选择方案可以应用于多中继多用户场景。仿真结果表明，使用中继选择和用户选择的传输方案可以实现较高的系统吞吐量。

目录

文摘

英文文摘

论文说明:图表目录

声明

第1章 绪 论

第2章 多天线中继技术

第3章 两中继两用户传输的时间分配和功率分配优化方法研究

第4章 多中继多用户传输的用户选择及传输策略研究

第5章 结束语

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间的研究成果和经历