無(wú)線中繼網(wǎng)絡(luò)中天線選擇技術(shù)的研究.pdf

1、MIMO技術(shù)，在不提高發(fā)射功率和不增加頻譜帶寬的前提下，提高了系統(tǒng)的容量和頻譜效率。中繼技術(shù)由于能夠延伸通信距離，克服陰影衰落，而被引入到第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)中。把天線選擇技術(shù)融合到MIMO中繼系統(tǒng)中，在達(dá)到極高的通信速率和通信質(zhì)量的同時(shí)，有著復(fù)雜度低和實(shí)現(xiàn)成本低的優(yōu)點(diǎn)。雙向中繼是一項(xiàng)比較有應(yīng)用前景的技術(shù)，而物理層網(wǎng)絡(luò)編碼和模擬網(wǎng)絡(luò)編碼作為雙向中繼中比較重要的兩種技術(shù)，由于頻率利用率高的優(yōu)勢(shì)，在學(xué)術(shù)界受到了廣泛的關(guān)注。由于無(wú)線通信傳輸?shù)膹V

2、播特性，使得信號(hào)容易被竊聽，物理層安全通信成為了近來(lái)年研究的熱點(diǎn)。本文重點(diǎn)研究了在雙向MIMO中繼系統(tǒng)中，基于物理層網(wǎng)絡(luò)編碼的天線選擇方案設(shè)計(jì)和模擬網(wǎng)絡(luò)編碼的天線選擇算法設(shè)計(jì)，以及在MIMO中繼系統(tǒng)中基于安全速率的天線選擇算法設(shè)計(jì)。
　　首先，本文考慮雙向中繼物理層網(wǎng)絡(luò)編碼系統(tǒng)，系統(tǒng)引入了基于最小鄰居成簇算法的物理層網(wǎng)絡(luò)編碼，并在此編碼方式基礎(chǔ)上，以優(yōu)化系統(tǒng)誤比特率(BER)為目標(biāo)，通過(guò)理論分析，提出了一種基于多址接入階段(MA)

3、和廣播階段(BC)星座點(diǎn)最小距離的網(wǎng)絡(luò)編碼-天線選擇聯(lián)合設(shè)計(jì)方案。仿真結(jié)果表明，相比于單獨(dú)的網(wǎng)絡(luò)編碼方案和天線選擇方案，該聯(lián)合設(shè)計(jì)方案能顯著降低系統(tǒng)的誤比特率(BER)。
　　其次，相比于物理層網(wǎng)絡(luò)編碼，模擬網(wǎng)絡(luò)編碼有易于進(jìn)行理論推導(dǎo)及實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)，本文又考慮了雙向中繼模擬網(wǎng)絡(luò)編碼系統(tǒng)，同樣以優(yōu)化系統(tǒng)誤比特率(BER)為目標(biāo)，提出了一種低復(fù)雜度的均方誤差最小化天線選擇算法。該算法考慮雙向中繼模擬網(wǎng)絡(luò)編碼系統(tǒng)中源節(jié)點(diǎn)既是發(fā)送端又是接收

4、端的特性，同時(shí)考慮了中繼節(jié)點(diǎn)接收和發(fā)送天線可以不同的情況，根據(jù)系統(tǒng)均方誤差(MSE)的閉式表達(dá)式，推導(dǎo)得出簡(jiǎn)化表達(dá)式，并根據(jù)簡(jiǎn)化表達(dá)式逐步選取均方誤差最小的接收-發(fā)送天線對(duì)。仿真結(jié)果表明，在不同的天線數(shù)量及功率約束條件下，該算法與已有算法相比，在系統(tǒng)均方誤差(MSE)和誤比特率(BER)方面能夠獲得更好的性能表現(xiàn)。
　　最后，本文考慮無(wú)線中繼網(wǎng)絡(luò)中物理層安全通信的問(wèn)題，基于MIMO中繼系統(tǒng)，提出了一種低復(fù)雜度的安全速率最大化的天線