单中继多向中继信道的研究

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1、UniversityofScienceandTechnologyofChinaAdissertationfordoctor’SdegreeResearchonMulti-WayRelayingChannelwithSingleRelayAuthor’SName：NingWangSpeciality：CommunicationandInformationSystemSupervisor：Finishedtime：Prof．XuchuDaiMay5伯，2012中国科学技术大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研究工作所取得的成果。除已特别

2、加以标注和致谢的地方外，论文中不包含任何他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均己在论文中作了明确的说明。作者签名：至呈签字日期：丝2兰：2笸。!l中国科学技术大学学位论文授权使用声明作为申请学位的条件之一，学位论文著作权拥有者授权中国科学技术大学拥有学位论文的部分使用权，即：学校有权按有关规定向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文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、汇编学位论文。本人提交的电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。保密的学位论文在解密后也遵守此规定。屺

3、丞开口保密(——年)作者签名：至i签字日期：丝坦：堡《：il导师签名：越签字日期：堡!兰垒：!!摘要无线通信系统中，频谱资源的相对匮乏严重制约着无线通信的发展。因此，人们希望可以在同一频率资源上服务更多的用户，以提高频谱资源的利用率。无线通信中的多天线技术，不仅可以获得传输分集增益，提高通信质量，还可以大幅提高系统的容量。协作中继技术，可以增加系统的覆盖范围，更重要的是提高了通信链路的传输速率及传输可靠性。无线中继系统中的网络编码技术基于干扰利用的观点来处理干扰问题，可以实现信号的双向传输，与传统的单向中继协议相比，提高了系统的吞吐量及频谱效率。无线协作通信系统中的

4、单中继双向信道，将以上几种技术紧密结合，大幅提高了系统的频谱利用率和信道容量，因此得到了广泛的关注。本文在分析和总结已有研究工作的基础上，首先将服务两个用户的单中继双向信道拓展到服务多个用户的单中继多向信道，然后对单中继的多向中继信道展开分析和研究。重点解决该信道中的用户间干扰问题，在此基础上对“对称信道"和“非对称信道”场景中所存在的几个问题展开讨论，并提出了相应的解决方法，改善信道的传输性能。主要研究内容和贡献如下：1)对单中继多向信道系统进行建模，提出了消除多向信道中多个用户之间干扰的方法。在己知精确信道状态信息的条件下，通过用户节点和中继节点的联合预编码设计

5、实现信号空间对齐，并结合网络编码技术，实现用户间无干扰的信息传输。给出了预编码设计的详细步骤，以及每个用户和中继节点的信号处理方法；同时，对该信道模型的误码率性能进行了分析，并得出分集增益。当存在预编码选择自由度时，通过一种简单的预编码选择算法，获得了更好的分集增益性能。理论分析和仿真结果验证了预编码设计和选择方法的有效性、以及信道的误码率性能。2)针对用户与中继节点之间的信道为“对称信道”的场景，提出降低中继节点运算复杂度的方法。在中继节点接收到的信息，是多个用户发送信息的叠加混合，若中继节点直接进行解调和解码，其运算复杂度非常高。在对称信道的情况下，若用户未采用

6、信道编码，提出一种简单的星座图映射方法，降低中继节点接收星座图中的信号点数量；若用户采用了信道编码，在采用星座图映射方法的同时，还利用简化网格图的方法，化简中继节点解码时所使用网格图的结构；同时，提出省略解码．重新编码过程的方法，直接由接收信号解码出在下个时隙所要广播的信号。通过以上几种方法，实现中继节点运算复杂度的降低。对中继节点的运算复杂度做了分析，并进行了仿真验证。T摘要3)针对用户与中继节点之间的信道为“非对称信道”的场景，提出了一种自适应传输方案及实现技术。当两个用户与中继节点间的信道状态相差较大时，如果采用固定的调制方式来进行信息传输，整条链路的性能是由

7、较差的信道所决定的。为了充分利用信道的传输能力，提出了一种自适应传输方案，重点解决非对称信道条件下不对称的信息传输问题。用户节点根据各自的信道状态自适应地选择调制方式，在中继节点采用缓存技术来存储传输信道中的不匹配信息；同时，中继节点采用了改进的网络编码和分层调制技术，实现了用户之间不对称的信息传输。对中继节点的缓存大小和信道吞吐量进行了理论分析，并且通过仿真实验验证了该传输方案的性能。关键词：无线协作通信，单中继多向信道，多输入多输出，预编码，信号空间对齐，星座图映射，网格编码调制，自适应调制，分层调制AbstractABSTRACTWiththerapidd