下一代蜂窝移动通信系统协同通信关键技术研究

蜂窝移动通信系统中的移动终端由于自身体积等限制难以放置多个天线，从而难以获得多天线技术提供的空间分集及复用等增益。协同通信使得具有单个天线的移动终端可共享彼此的天线，形成"虚拟的"多天线系统，更好地促进了多天线技术在下一代蜂窝移动通信系统中的实际应用。本课题将主要研究协同传输在蜂窝系统中的以下问题：（1）各中继结点信号到达接收端不同步的问题、以及蜂窝系统中同频干扰对协同传输造成影响的问题；（2）蜂窝系统协同传输下行链路发送功率分配问题；（3）协同通信中联合物理层与MAC层的跨层设计问题。拟通过本课题的研究解决在下一代蜂窝通信系统中应用协同传输时产生的不同步误差与空间干扰的问题、蜂窝系统中多用户通信干扰的问题等，从而显著提高系统容量及频谱利用率、实现数据的高速可靠传输并有效促进多天线技术在下一代蜂窝移动通信系统中的实际应用。

蜂窝移动通信系统中的移动终端由于自身体积等限制难以放置多个天线，从而难以获得多天线技术提供的空间分集及复用等增益。协同通信使得具有单个天线的移动终端可共享彼此的天线，形成“虚拟的”多天线系统，更好地促进了多天线技术在下一代蜂窝移动通信系统中的实际应用。本课题主要研究了基于单向中继以及双向中继的协同通信技术在蜂窝系统中的以下问题：（1）基于单向中继的协同通信蜂窝系统，提出干扰消除信号检测方法，可显著消除参与协同传输的各中继结点信号到达接收端不同步造成的码间干扰以及蜂窝系统中固有的同频干扰对蜂窝系统性能的影响。同时，基于双向中继的协同通信系统，在系统中信道信息未知的情况下，提出差分干扰消除信号检测方法，消除由于不同步造成的码间干扰；（2）针对蜂窝系统协同传输的下行链路，提出可消除小区边缘用户所受的严重同频干扰的发送端预编码技术，以及可优化资源配置、补偿信道衰落的发送功率分配方法；（3）理论分析了单天线及多天线双向中继协同通信系统在物理层的系统误码率性能，推导了对称及不对称的传输模式以及采用不同调制方式下的系统性能。针对多天线双向中继协同传输的不对称传输模式，提出了可提升系统性能的联合星座映射方法以及具有线性复杂度的信号检测方法。同时，联合物理层与MAC层开展了跨层协议的设计，提升了系统的频谱利用率。通过本课题为下一代蜂窝通信系统中应用协同传输时产生的不同步误差与空间干扰问题、蜂窝系统中多用户通信干扰问题等提供了良好的解决方案，从而显著提高了系统容量及频谱利用率、实现了数据的高速可靠传输并有效促进多天线技术在下一代蜂窝移动通信系统中的实际应用。