【摘 要】
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作为无线通信系统的关键增强技术之一,中继通信技术是扩大无线服务覆盖范围,提升边缘用户通信质量,促进通信网络负载均衡的有效手段。其中双向中继技术因为占据高频谱效率、低中继时延等优势,备受研究领域关注。此外,为避免发射信号对接收信号造成强干扰,双向中继系统的节点大多采用半双工工作模式,这会给无线中继系统带来部分资源损失,因此结合新的技术设计有效的方案以优化现有中继系统的性能,具有重大的理论价值与实践意
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作为无线通信系统的关键增强技术之一,中继通信技术是扩大无线服务覆盖范围,提升边缘用户通信质量,促进通信网络负载均衡的有效手段。其中双向中继技术因为占据高频谱效率、低中继时延等优势,备受研究领域关注。此外,为避免发射信号对接收信号造成强干扰,双向中继系统的节点大多采用半双工工作模式,这会给无线中继系统带来部分资源损失,因此结合新的技术设计有效的方案以优化现有中继系统的性能,具有重大的理论价值与实践意义。基于提升现有无线双向中继系统传输可靠性、容量等目标,本论文将双向中继技术与新型分集技术空时线码（Space-Time Line Code,STLC）、无人机（Unmanned Aerial Vehicle,UAV）通信技术结合进行研究。首先对基于STLC技术的多输入多输出（Multiple Input Multiple Output,MIMO）双向中继系统的性能进行理论分析,然后对中继轨迹和功率分配进行联合优化来提升UAV辅助的移动双向中继系统的吞吐量。本论文主要的工作内容在于以下两个方面:（1）基于STLC技术的MIMO双向中继系统的性能分析:首先介绍了基于STLC技术的MIMO双向中继系统的系统模型,分析了在Rayleigh衰落信道下,系统的中断概率（Outage Probability,OP）、平均误比特率（Bit Error Rate,BER）的理论结果,最后基于MATLAB对理论分析结果进行了仿真验证。在该章,独创性地分析了基于STLC技术的MIMO双向中继系统在Rayleigh衰落信道下的系统性能,所得结果对系统设计具有很好的指导作用。（2）UAV辅助的移动双向中继系统吞吐量最大化研究:基于UAV的高移动性,建立UAV辅助的移动双向中继系统模型,即部署UAV作为中继辅助无直接通信链路的两端节点相互交换信息。考虑在无人机移动性约束、中继平均功率和峰值功率限制以及信息因果约束下,联合优化无人机的飞行轨迹和功率分配以实现系统端到端吞吐量和最小链路平均速率最大化。利用拉格朗日对偶法、连续凸逼近（Successive Convex Approximation,SCA）等数学方法得到系统最优资源分配方案。仿真结果表明,本文提出的联合优化策略相比传统的基准策略,具有更优的性能。
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