不完全信道状态信息下双向中继网络的鲁棒设计研究

无线通信领域中新兴的双向中继网络与传统的单向中继网络相比，能充分利用频谱资源并显著提高系统的吞吐量。然而由于噪声、有限导引信号、多普勒频移等多种因素影响，双向中继网络中信道估计的误差难以避免，使得网络节点无法获得准确的信道状态信息(CSI)。在终端自身数据的消除、中继节点的数据处理及广播等过程中，不完全CSI会造成干扰，严重影响双向中继网络的设计与优化。为此，课题主要研究不完全CSI环境下双向中继网络的鲁棒设计：1）基于因子图理论，估计双向中继网络的时变信道信息及CSI不确定度，为网络的鲁棒设计奠定基础；2）针对不完全CSI造成的干扰，在中继-终端节点处设计鲁棒的联合滤波器，以保障网络即使在恶劣的信道状态下仍可工作； 3）优化管理系统的空时资源，进一步提高双向中继网络的鲁棒性能。课题的研究将增强无线双向中继网络的适用性，并为未来无线网络的设计和性能提升提供理论支撑。

无线通信领域中新兴的双向中继网络与传统的单向中继网络相比，能充分利用频谱资源并显著提高系统的吞吐量。然而由于噪声、有限导引信号、多普勒频移等多种因素影响，双向中继网络中网络节点难以获得准确的信道状态信息(CSI)，这严重影响系统的传输性能。为此，课题重点考虑不完全CSI的影响，对无线双向中继网络进行优化设计：1）考虑多普勒频移引起过时CSI的影响，研究多用户双向中继网络及多中继双向中继网络，通过导出系统中断概率及误码率等性能参数的解析表达式，量化分析过时CSI对系统传输性能的影响；2）考虑信道估计误差引起不完全CSI的影响，研究多用户多天线双向中继网络，通过分析系统的中断概率，量化不完全CSI对系统传输性能的影响；3）合理地利用双向中继网络中的直达链路，考虑模拟网络编码(ANC)及时分广播(TDBC)两种传输模式，优化双向中继网络的传输协议，提升系统的分集增益及吞吐性能；4）优化管理双向中继网络的空间及功率等资源，进一步提升双向中继网络的传输性能；5）对网络中的多用户干扰进行建模，研究干扰环境下通信系统的性能，为复杂干扰环境下双向中继网络的数据传输奠定基础。课题的研究将增强无线双向中继网络的适用性，并为未来无线网络的设计和性能提升提供理论支撑。