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无线中继网络通过共享天线等通信资源不仅可以获得协作分集增益,而且可以扩大通信覆盖率,因而成为近年来研究的热点。在无线中继网络中,分布式波束形成技术在提升系统性能方面具有重要的优越性。本文研究无线中继网络中多种网络模型和信道传输模型下的分布式波束形成技术。首先,在平衰落信道下针对源节点与中继节点以及中继节点与目的节点之间的信道状态信息(Channel State Information,CSI)均存在误差的情况,基于最坏情况设计思想,设计对CSI估计误差具有鲁棒性的波束形成方法;分别基于以目的节点信噪比(Signal-to-Noise Ratio,SNR)为约束最小化中继节点总发射功率,以及以每个中继节点发射功率为约束最大化目的节点SNR两种设计准则,设计低计算复杂度的鲁棒分布式波束形成方法。计算机仿真结果表明,本文所提出的鲁棒波束形成方法能够有效地抵抗CSI误差带来的性能下降。 其次,考虑到双向中继网络相比于单向中继网络具有更高的频谱效率,本文将所提低复杂度的鲁棒波束形成设计方法应用于平衰落信道下的双向传输中继网络,基于两个收发终端的接收信干噪比(Signal-to-Interference-plus-NoiseRatio,SINR)均满足系统要求的条件下最小化中继节点总发射功率的设计准则,提出针对信道状态信息误差具有鲁棒性的分布式波束形成算法。计算机仿真结果显示本文提出的算法能够保证系统对CSI误差界内所有可能的信道实现均具有鲁棒性,同时能够获得良好的性能增益。 再次,针对频率选择性信道,本文在滤波转发(Filter-and-Forward)技术的基础上提出一种新的波束形成算法。在中继节点和目的节点同时配备有限长冲激响应(Finite Impulse Response,FIR)滤波器,通过递归算法联合优化中继节点和目的节点的滤波器,有效均衡信道的频率选择性衰落。通过分析和仿真可以看出,所提出的波束形成技术可以最大限度地减短中继节点滤波器的长度,从而降低中继节点的复杂度。同时相较于滤波转发和放大转发的波束形成技术来说,所提算法可以极大地提高目的节点的服务质量和网络性能。 最后,本文还研究了在频率选择性信道下多用户协作网络的场景中,基于滤波转发的中继转发方式。提出一种以每个目的节点的SINR同时满足系统要求为约束条件,最小化中继节点总发射功率的波束形成算法。仿真结果证明,所提算法相比于传统的基于放大转发的算法,性能上有显著的提升。