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目 次
1. 绪论 1
1.1研究背景和意义. 1
1.2 MIMO 技术概述 2
1.3 双向中继研究现状. 4
1.4 论文的组织结构. 6
2. 中继原理 7
2.1 单向中继传输策略. 7
2.2 双向中继传输策略. 8
3. 基于 AF的双向中继的研究 12
3.1 系统模型. 12
3.2 和速率上界. 13
3.3 ZF 波束成形 14
3.4 MMSE 波束成形 15
3.5 MSR 波束成形 16
3.6 仿真结果. 18
3.7 本章小结 21
4. 信道估计误差对双向中继的影响 22
4.1 信道估计误差模型 22
4.2 有信道估计误差的MSR. 22
4.3 仿真结果 23
4.4 本章小结 24
5. 无限中继网络的功率分配 25
5.1 系统模型. 25
5.2 总功率最小 26
5.3 接收 SNR 最大 27
5.4 仿真结果 28
5.5 本章小结 32
结 论 33
致 谢 34
参 考 文 献 35
1. 绪论
1.1 研究背景和意义
近年来，随着无线通信技术的迅速发展，无线通信在人们的生活中扮演着越来越
重要的角色。因此，人们对于无线通信业务的需求也在不断提高，未来的移动通信将
致力于任何时间、任何地点、任何人以及任何物之间的通信，在全网覆盖范围内为尽
可能多的用户提供高速数据业务，所以传统的无线通信网络架构已不能满足人们日益
增长的需求。在未来的无线通信系统中有以下重点问题亟待解决：
（1） ．无线通信的数据传输速率应有大幅度提升；
（2） ．无线通信的可靠性应该增强；
（3） ．应保证小区的覆盖面积，消除“盲区”或“死区”，提升小区边缘用户的
通信质量。
近年来，针对新型无线通信网络的研究已有显著进展，一些新技术的出现有效的
解决了以上问题。如现已渐渐走向成熟的MIMO技术带来的容量提升是十分可观的，
同时在现有蜂窝小区架构中加入中继节点可以有效解决边缘用户通信的可靠性问题。
基于在网络结构中引入中继的协作通信的研究，以及它与 MIMO 链路技术的融合被
认为是高速率覆盖的最可行结构上的改进，并在未来移动通信(3GPP， 3GPP2，B3G，
4G)、无线局域网(WLANs)（802.11)和宽带无线网(802.16)等标准的制订时都考虑了
如何引入中继协作处理的问题[1]
。更进一步考虑， 传统 MIMO 中继系统的一大缺憾就
是采用半双工模式(half-duplex)损失了大量频谱效率。在无线通信飞速发展的今天，
无线频谱资源日益成为一种宝贵的稀缺资源。因此寻找更高效的频谱资源利用方式俨
然成为了无线通信理论应用与发展所亟需解决的关键问题。将双向中继技术引入无线
通信网络，能够在基站数目不变的前提下,带来频谱效率提高、系统容量增益和覆盖
面扩展等优势，是未来无线通信发展的必然趋势。
中继技术可分为单向中继、双向中继以及多向中继。单向中继的基本思想是通过
中继节点将基站发送给用户的信号进行处理后再转发给用户。近年来，单向中继传输
技术已被逐步引入到蜂窝网中，并有效地提高了通信系统的性能。
双向中继网络是指包含两个无直达链路的信源节点，并通过中继节点互相交换信
息的通信网络。在时隙上该传输过程分为两个阶段，第一阶段可称为多址接入阶段
（MAC），即两源节点同时向中继节点发送信号，中继节点接收到的是混合信号；第
二阶段可称为广播阶段（Broadcast），即基于网络编码技术，中继节点将接收到的信