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在无线网络中,多径衰落严重影响系统性能。近年来,抗多径衰落技术研究中的一个新进展就是多输入多输出 (MIMO) 技术。其主要特点是在通信系统的收发两端采用多天线配置,它能将传统无线系统中存在的多径因素变为对系统性能有利的因素。正因为MIMO技术在抗多径衰落、提高系统通信速率及质量方面的明显优势,它已被纳入下一代Beyond 3G的技术规范中。然而由于移动终端的体积、功耗、多天线的位置设置等物理条件的制约,MIMO技术在移动终端上的应用受到了极大的限制。由此,人们从中继信道中得到启发提出了协作分集的概念。其原理是多用户系统内的单天线终端共享彼此的天线,以形成一个虚拟的多天线结构。将协作分集和波束形成技术相结合不仅能实现空间分集,而且能获得阵列增益,还能极大地提高无线通信系统的性能和传输效率,其缺点是发射机需要知道信道状态信息。
然而,当前多数研究中均假设发射机能准确获得信道状态信息(CSI),但在实际通信系统中,由于反馈带宽的有限性,这样的假设是无法实现的,本论文针对这样的现状,首先研究了当前已提出的协作分集协议放大前传、编码前传等的实现方法和性能,并进行理论分析和仿真,证明其有效的抗衰落能力,而后,基于放大前传协作中继模式和两种不同的系统拓扑结构,提出了有限反馈的协作波束形成技术,研究了两用户系统中反馈信道状态信息的两种不同量化方法对系统性能的影响。
仿真结果表明,协作系统的性能与中继位置密切相关,当中继位于信源和目的终端的中间时,协作系统能获得最大的分集增益。文中提出的两种量化方法适用于协作波束形成系统的反馈过程,量化对协作分集系统性能的不利影响是有限的,即使1比特的量化反馈,也能产生相当大的性能增益,同时,信源和中继间的相对功率控制对系统性能是十分有益的,特别当信源和中继间信道状态不好的时候,功率控制的优势就更为明显。