多用户对双向中继波束成形与功率分配算法研究(2)
3.3 波束成形算法 16
3.4 仿真结果与分析 20
3.5 本章小结 23
4 窄带多用户对TWRN功率分配算法 24
4.1 引言 24
4.2 SVD plus SVD算法的WFPA方案 24
4.3 仿真结果与分析 26
4.4 本章小结 29
结 论 30
致 谢 31
参考文献 32
1 绪论
1.1 研究背景和意义
人类进行通信的历史悠久。最初人们通过简单的语言、绘画、表情等方式传递消息。19世纪后，人类文明发生了巨大的改革与变化，开启了信息化的新篇章，电磁波的出现更是信息界的一大奇迹。19世纪末，马可尼利用简单的电磁波器件分别作为发送、接收装置，成功完成了无线电实验，成为了现代无线通信的始祖。20世纪以来，无线通信便开始飞速发展，新的技术层出不穷，人类工作和生活越来越离不开这项技术。
如今，无线通信网络与人们 的日常生活息息相关，近几年出现的智能家居、智能交通、智能教学等许多的创新技术都是由无线通信网络技术做支撑的，这些技术也大大方便了人们的生活[1] 。随着现代信息社会的高速发展，全球范围内无线通信的数据量增长迅速，无线接入作为用户体验宽带信息服务的方式成为必然趋势。与此同时，随着生活水平的提高，人们也对于无线通讯技术提出了更高的要求，未来无线通讯将提供随时随地，不受地理和人为条件约束的高速数据通信。而通讯技术的早期构 架已无法提供人们对于高速信息时代的技术要求。未来通讯有如下三个问题急待改善：
(1)．大幅度提升无线通信数据传递效率；
(2)．增强无线 通信的可靠性；
(3)．消除“盲区”或“死区”，增加蜂窝小区半径，改善小区边缘用户的信息传输质量。
近年来，新型无线通信 网络研究已经取 得显著进步，如今第4代移动通信系统的核心技术为多输入多输出（Multiple-input multiple-output，MIMO)技术和正交频分复用（Orthogonal frequency pision multiplexing，OFDM）技术[2]。MIMO技术具体实现过程如下：发射端把需要发送的信号利用空时映射技术映射至多根天线进行发送，接收端通过对各天线的接收信号进行译码得到原信号，进而有效提升通信的质量。相较于传统的一次只能进行一个空间流接收或发送的单输入单输出系统，MIMO系统在同一时隙同一频率时多根天线可同时执行收发多个数据，并可准确区分各路信号。因此，MIMO技术具有相当大的优势：在不改变带宽的基础上，能充分利用系统的频谱资源，增大无线网络的覆盖区域，大幅提高系统的性能。为了改善覆盖率问题又引出了协作 通信研究及其融合MIMO链路技术[3]。在应用MIMO的同时把中继(Relay station, RS)加入到通信构架中可以很好地改善边缘用户通信性能。但是传统的 中继技术也具有一定的缺点，由于采取的是半双工的工作模式即某一时刻数据只能向一个方向传输数据，这样会大大减少的频谱利用率，而如今在这个无线通信迅猛进展的时代，无线频谱已经加入匮乏资源名单之中，极其宝贵。所以目前的当务之急就是提升 使用率。
2012年，3GPP在原有基础上提出了LTE-Advanced（Long Term Evolution-Advanced）新标准。LTE-A标准能够提供的下行峰值速率达1Gbps，可以满足未来一段时间内的容量和速率要求。然而无线传输速率和容量需求仍在急速上涨。据预测，2020年移动通信系统传输速率将是目前系统的千倍，能够支撑每秒高达千兆比特的4G系统仍将难以满足十年后的需求。同时，移动通信迅猛发展带来的能耗问题也引起更多的重视，降低无线通信网络中的能源消耗已成为移动通信发展的重要问题之一，以支撑高速率传输为目标的4G技术将难以满足对能耗的要求。在频谱资源日趋紧缺的情况下，4G之后移动通信需要进行新的变革，实现更高频谱效率和绿色无线通信的双重目标。