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3. 单用户对双向中继系统经典波束成形与鲁棒性研究7
3.1 引言7
3.2 系统模型7
3.3 经典波束成形算法8
3.4 稳健的波束成形算法10
3.5 仿真结果及分析11
3.6 本章小结14
4. 多用户对双向中继系统波束成形与功率分配15
4.1 引言15
4.2 系统模型15
4.3 迫零加迫零算法17
4.4 块对角化加块对角化算法18
4.5 奇异值分解加奇异值分解算法19
4.6 注水功率分配20
4.7 仿真结果及分析22
4.8 本章小结24
5 总结与展望25
5.1 本文工作总结25
5.2 未来工作展望25
致 谢26
参考文献271 绪论
1.1 无线双向中继研究背景
随着无线通信领域新技术的不断提出，无线通信这一产业也在不断发展，不断革
新，从第一、二、三代无线通信系统，到现在市场广泛推广的第四代无线通信系统，
无线通信正在融入人们生活的各个方面，与其他产业的相关性也越来越大。
无线通信中要解决的一个重要问题是更高速率和更大带宽的问题， 这就需要在现
有的网络架构及通信技术的基础上引入新的技术，近年来，学者们提出了无线中继与
协作通信相结合的技术方案，这在无线通信中有着重要的意义。
中继基本的分类有三类：单向中继、双向中继和多向中继。在中继技术刚被提出
时，人们主要针对单向中继的性能进行研究。然而，单向中继本身存在着结构上的缺
陷，其需要四个时隙经过上行链路和下行链路才能完成两个用户之间数据的交换， 频
谱效率较低。文献[1]提出了双向中继通信技术来解决这一问题，信息论的理论表明
双向中继能够在很大程度上提高系统容量， 然而受限于当时的计算机及其他方面的技
术，这一协议并未得到很好的推广。后来，随着相关理论及技术的不断成熟，对双向
中继的研究也就越来越丰富， 最终学者们提出了能够在两个时隙内完成上行及下行链
路信号传输，用户信息交换的双向中继转发技术。在双向中继中，信号的传输包含两
个阶段，第一阶段被称为多址接入阶段（Multiple access channel, MAC） ，主要完成
用户经过上行链路向基站发送信号的过程，而中继对接收到的信号进行相关处理； 第
二阶段称为广播阶段（Broadcast channel, BC），主要是中继将根据不同算法处理后
的信号经过下行链路转发到目的节点处。目的节点此时接收到的是混合信息，通过中
继及用户节点处的相关技术的处理，可获得用户所需要的有用信息，进而实现数据交
换，这样可大大提高频谱效率及系统容量。目前关于双向中继系统的研究主要有信道
估计、波束成形、和速率提升、功率合理分配、分布式双向中继选择策略、资源分配
和调度策略、中断概率分析、信道容量上界、误码率性能分析等等。
1.2 无线双向中继研究现状
根据不同的分类标准，双向中继可划分为很多类，目前在无线通信领域，主要依据在中继节点处对接收信号是否进行解码来对双向中继进行分类， 最基本的机制有两
种，即：解码转发机制和非解码转发机制，下面对这两种机制进行详细描述。
1）解码转发机制[2]
解码转发即是在中继节点处对接收到的信号进行解码然后转发出去。 这一机制按
照是否完全解码又可划分为两类，即：完全解码转发机制(Decode-and-forward， DF)
和部分解码转发机制(DeNoise-and-forward， DNF)。目前学术界对解码转发机制的
研究主要包含如下几个方面：文献[3]给出了无线双向多个分布式中继网络中，采用
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