無(wú)線中繼通信中的波束形成技術(shù)研究.pdf

1、更高的傳輸速率、更好的網(wǎng)絡(luò)覆蓋和更低功耗是無(wú)線通信技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要趨勢(shì)?？臻g分集和協(xié)作分集是解決這種問(wèn)題的有效技術(shù)途徑。其中，空間分集是采用多輸入多輸出（Multiple-Input Multiple-Output,MIMO）技術(shù)，而協(xié)作分集是在發(fā)射端和接收端之間利用中繼技術(shù)。本文針對(duì)結(jié)合這兩種技術(shù)的無(wú)線MIMO中繼通信系統(tǒng)中的波束形成技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)研究。論文的主要工作包括以下幾點(diǎn)：
　　1.簡(jiǎn)要介紹了網(wǎng)絡(luò)編碼、波束形成和雙向中

2、繼等基本原理，并推導(dǎo)了三節(jié)點(diǎn)下的單、雙向中繼的系統(tǒng)模型。
　　2.針對(duì)多組用戶的MIMO雙向中繼系統(tǒng)，給出了兩種以最大化最小用戶速率為準(zhǔn)則的波束形成算法，一是Min-POTDC波束形成算法，二是改進(jìn)的Dinkelbach-Type算法。首先推導(dǎo)了在中繼發(fā)射功率約束下的最大化系統(tǒng)和速率的Sum-POTDC波束形成算法，并在此基礎(chǔ)上提出了以最大化最小用戶速率為準(zhǔn)則的Min-POTDC波束形成算法。將Min-POTDC算法與Sum-PO

3、TDC算法以及文獻(xiàn)中的典型算法進(jìn)行仿真比較，仿真結(jié)果表明Min-POTDC算法不僅達(dá)到了預(yù)期的最小用戶速率上的優(yōu)越性能，而且系統(tǒng)和速率的性能也很好。此外，針對(duì)上述系統(tǒng)的優(yōu)化問(wèn)題，在已有的基于Dinkelbach-Type算法的中繼波束形成方法的基礎(chǔ)上，給出了基于改進(jìn)的Dinkelbach-Type算法的中繼波束形成優(yōu)化方案。文中從理論上證明了改進(jìn)后的Dinkelbach-Type算法比原算法具有更好的收斂性，并將兩種算法的性能進(jìn)行了仿真

4、比較。
　　3.基于兩種不同準(zhǔn)則的安全波束形成優(yōu)化方案：基于物理層安全的無(wú)線中繼通信中波束形成技術(shù)的研究，針對(duì)MIMO雙向中繼系統(tǒng)中存在竊聽(tīng)者的情況，首先推導(dǎo)了安全和速率的表達(dá)式，并提出了最大化安全和速率的波束形成設(shè)計(jì)方法，用凸優(yōu)化近似（SCA）算法進(jìn)行求解，對(duì)單、雙向中繼的仿真結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比，再次驗(yàn)證了雙向中繼相對(duì)于單向中繼的優(yōu)勢(shì)。然后，也給出了一種在竊聽(tīng)節(jié)點(diǎn)可達(dá)速率約束下的系統(tǒng)和速率最大化的波束形成優(yōu)化設(shè)計(jì)，并在不同的竊聽(tīng)節(jié)點(diǎn)