双向中继协作无线通信系统的波束成形技术研究(3)
号进行处理，然后将处理过的信号广播出去，此时两源节点转为目的节点。由于目的
节点接收到的广播信息中包含第一阶段所发送的信号，利用该信息，目的节点可以从
广播信号中检测或解码出对方节点在MAC 阶段发送的信息，实现信息交换。由此可
知双向中继的传输只需要两个时隙，大大节省了时间资源，从而大幅度的提高了整个
系统的容量。由于双向中继通过网络编码可获得比单向中继更高的频谱利用率，因而
获得了越来越多的关注。正是由于这些优势，越来越多的研究者开始把目光投向这一
领域，目前研究重点主要集中在如何完善无线双向中继的容量信息理论，以及在中继
节点如何进行网络编码以逼近容量的上限这两个核心问题。
多向中继是指多个信源节点通过一个中继节点进行信息交换，它能解决无直达路
径的多个信源节点间的通信问题，可将其视为单向、双向中继网络更为一般的形式，
因此对多向中继的研究更具有普遍的理论意义和应用价值。但是由于多向中继网络具
有信源节点数目多、结构复杂、传输信息量大等特点，对多向中继网络的研究比单向
中继、双向中继网络更为复杂、技术难点更多，目前国际上对多向中继网络的研究尚
处于起步阶段。因此，这项技术具有广阔的发展空间与应用前景，该项技术的突破必
将极大地提升无线频谱资源的利用率，甚至改变当今的通信格局。
多输入多输出（Multiple- input-multiple-output, MIMO）技术是无线通信领域近来
的研究重点之一。它利用系统中接收端和发射端的多个天线单元，获得空间分集增益，
提高系统容量和数据传输速率，是近十多年来无线通信理论最重要的突破。
双向 MIMO 中继系统将双向中继网络与MIMO 技术相结合，可以同时获取两者
的优点，充分利用双向中继的转发功能和 MIMO 空时分组信号处理技术，是未来无
线通信研究和发展的方向之一。如何在双向乃至多向中继网络中有效的使用 MIMO
技术，使两者的结合发挥理想功效，是未来无线通信研究和发展的一个着重点，也是
当前无线通信领域中一个十分重要的研究课题。
1.2 MIMO 技术概述
1999年，Telatar首次提出了在发射端和接收端同时采用多根天线进行传输的技术，
即多输入多输出(Multiple- input-multiple-output, MIMO)系统[2]
。经过10年的研究，MIMO技术日益成熟，已被绝大多数通信协议所采纳，是未来通信系统的必备技术。
1.2.1 平坦衰落MIMO信道模型及信道容量
本文的研究都是建立在平坦衰落MIMO信道模型上的，图1.1给出了一个典型的
MIMO信道模型[3]
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