2。3。3 最大似然检测 9

2。4  本章小结 9

3  基于译码转发的全双工MIMO中继系统波束成形算法 10

3。1  引言 10

3。2  系统模型 10

3。3。1零空间投影波束成形 12

3。3。2最小均方误差波束成形 12

3。4  中继端迭代波束成形算法 12

3。5  仿真结果与分析 13

3。6  本章小结 15

4  基于放大转发的全双工MIMO中继系统交替迭代算法 16

4。1  引言 16

4。2  系统模型 16

4。3  基于梯度下降的交替迭代算法 18

4。4  仿真结果分析 20

4。5  本章小结 22

结  论 23

致  谢 24

参考文献 25

1  绪论

1。1  研究背景

现如今，无线通信设备的使用越来越广泛,网络已经成为人们生活必不可少的一部分。伴随着通信设备的普及，无线通信网络的速度并没有得到有效的提升。随着科技的进步，人们越来越专注于研究如何提高无线网络系统的传输效率，因此MIMO系统得以提出随后，AT&T BELL实验室学者在上世纪90年代中期对无线移动通信系统MIMO技术发展起到了巨大推动作用。相比传统的单天线 MIMO 技术可以提高系统容量和频谱效率。MIMO 系统在一个有限的无线频段具有充分开发利用空间资源的能力。不同于传统的单输入单输出系统，而不是使用多个天线发射器和接收器接收和发送。因此，在不增加系统带宽的前提下有效增加通信稳定性，系统容量以及频谱利用率。论文网

中继协作技术利用了空间分集的原理, 能够有效对抗信道衰落、提高传输可靠性，因而成为现阶段以及未来移动通信手段的重要一环。1979年，Cover等人对中继信道的容量理论作了详细的阐述，并首次提出了协作通信模型。中继通信与协作通信的不同之处在于中继通信仅需要传输源节点的信息，比协作通信简单的多。2009年，T。 Riihonen在文献[1]、[2]和[3]中指出，当自干扰功率控制在合理的范围内，全双工中继系统是完全可行的，并在理论的基础上比较了半双工和全双工中继系统的性能的差异，指出信噪比在一定范围内，全双工单输入单输出中继系统能够获得更高的容量。Y。 Y。 Kang在文献[4]中将SISO系统扩展到MIMO系统，推导了基于放大转发的全双工MIMO中继系统容量，但是当时是假设中继端没有自干扰时，全双工中继能够极大地提升数据吞吐量。

全双工通信技术是将来第五代移动通信系统的核心技术之一，为移动通信系统提供比较广阔的地域覆盖范围以及高的频谱效率。相比于传统的半双工中继技术，全双工可以在同一时间内在同一条信道上同时进行数据的接收和发送，极大地提高了系统的频谱效率。

在通信技术飞速发展的今天，在全双工通信系统中将中继技术并与MIMO技术相结合已经越来越成为人们关注的焦点，这种强强联合使得提高频谱效率以及信道容量变得更加切实可行，虽然将全双工，中继以及MIMO三种技术相融合必然会使整个系统结构更加繁琐复杂，但却换来了对系统性能的大幅提升。理论上全双工模式相比于半双工能够有效的提高一倍的信道容量, 但是想要达到这一性能的提高是建立在理想的自干扰消除情况下的。当自干扰功率并不能得到有效抑制时, 全双工模式的性能并不优于半双工模式，甚至有可能会引起中继站的震荡自激。而且, 全双工模式与半双工模式相比具有更高的复杂度，因此，设计一种有效的自干扰抑制算法，将全双工模式下产生的自干扰信号可以合理的抑制在一个范围内，是实现全双工通信系统一个必不可少的步骤。文献[5]中首次归纳了自干扰消除方式可分为被动自干扰消除和主动自干扰消除两大类。文献[6]介绍了被动自干扰抑制，主要是通过隔离全双工设备的发送天线与接收天线，如使用方向天线，吸收屏蔽等技术，从而达到降低自干扰信号功率的目的，通过该技术，自干扰能够在到达接收天线之前被有效地衰减。文献[7]和[8]介绍了主动自干扰抑制，该方法利用了某一节点知道其发射信号状态信息来消除干扰，包括模拟干扰消除，数字干扰消除以及空间干扰消除技术等技术。模拟干扰消除主要是消除基带或者射频域的自干扰信号，而数字域干扰消除则主要是利用自干扰信道估计技术来实现，空间抑制主要是利用信号空间域的自由度来抑制干扰。文献综述