MIMO预编码及其在认知无线网络中的研究

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随着信息社会的飞速发展,人们对于通信业务的要求不断提高。新一代的无线通信系统不仅需要支持传统的话音传输业务,而且还需要提供包括文本、图像、视频、声音在内的多媒体数据业务。这些业务的广泛展开需要通信系统具备更快的传输速度,更高的传输可靠性,更有效的频谱利用率。   认知无线电技术不仅可以从时域和频域的角度解决认知无线电的干扰问题,还从空域的角度解决,使主用户和认知用户在时间和频率上重叠,更好地提高频谱利用率。在认知无线网络中结合MIMO技术能够有效地提高通信系统的分集增益、复用增益,在不增加带宽和发射功率的情况下成倍提高通信系统的信道容量。本论文分别在传统网络和认知无线网络下研究MIMO预编码算法,并研究了MIMO预编码算法在中继系统中的应用。   论文首先对传统网络中经典MIMO预编码技术进行了总结和仿真,对协作中继通信中的预编码技术进行了总结。其次,对于多用户多天线系统中的THP预编码进行了深入研究,分析了该场景下THP预编码功率损耗问题,并提出了一种在多用户多天线场景下应用的旨在降低预编码发送功率损耗的THP预编码方案。而后,本文深入研究了在认知中继场景下的预编码算法,并将MMSE-THP预编码推广到了认知中继场景,通过采用KKT条件,对系统优化问题进行了转化,将原本的非凸优化问题转化为一个可解的优化问题,从而完成对于THP预编码的设计。
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