面向IMT-Advanced的中继协作通信技术研究

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IMT-Advanced(4G)标准有两大候选技术,即3GPP提出的LTE-A和IEEE提出的802.16m。中继技术作为两大标准的关键技术之一,有着深远的研究意义。通过中继协作,可以有效地扩展小区覆盖面,提高小区边缘用户的服务质量。本文首先考虑单中继场景,结合MIMO-OFDM技术,研究源与中继端的功率分配问题;再针对比较实际的多中继场景,每个中继配有一根天线,研究了中继选择和分布式波束成形算法;而后将多用户引入多中继网络,结合OFDMA技术,研究了多用户多中继网络的资源分配问题;最后基于已有LTE-A提案,介绍了中继系统的硬件实现。论文主要工作如下:   1.研究了三节点中继增强型MIMO-OFDM系统,分别在源与中继总功率约束和独立功率约束下,给出了放大转发和解码转发中继系统的最优功率分配的求解方法,并将子载波配对技术应用于两种中继系统。   2.研究了多中继场景中的协作通信方案设计,总结了现有的单中继选择方案,提出了几种不同复杂度的多中继选择方案,并给出了所有中继选择算法的实现方案;分别在中继和功率约束及独立功率约束下,推出了最优分布式波束成形算法,并给出了其实现方案。   3.应用OFDMA技术,将多用户引入多中继系统中,针对放大转发和解码转发中继,给出了不同准则下的最优资源分配方案和次优资源分配方案,并分析了所提资源分配方案的复杂度,仿真结果表明本文所提方案获得了明显的系统性能增益。   4.基于已有LTE-A提案,搭建了中继系统的硬件演示平台。介绍了硬件电路板的主要模块,给出了帧结构设计和系统设计的主要参数,详细分析了发送端和接收端的各个模块的功能并设计了其实现方式,最后给出了系统调试成功后DSP上的一些实时图片,并作出了适当分析。
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