《基於三維互補碼的多用戶MIMO全雙工傳輸機理與方法》是依託哈爾濱工業大學，由孟維曉擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於三維互補碼的多用戶MIMO全雙工傳輸機理與方法
- 依託單位：哈爾濱工業大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：孟維曉
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
第五代移動通信(5G)的目標是在有限的頻譜資源基礎上，採用一切可以實現的技術手段，為用戶提供更高的數據傳輸速率和更好的服務質量。同頻同時全雙工是5G的物理層關鍵技術之一，目前針對全雙工無線通信的研究大多數針對單用戶單信道通信展開，全雙工多用戶通信機制尚待深入研究。本項目針對採用全雙工方式下的多用戶MIMO通信開展研究，借鑑互補碼理論所帶來的完美正交性，提出基於三維互補碼理論的多用戶MIMO全雙工通信體系架構，證明其可行性；深入研究該體系存在的同頻干擾、多用戶干擾及多徑干擾的抑制方法；完成面向全雙工的多用戶、多天線技術的三維互補碼的碼設計；充分挖掘被4G忽視的碼資源，解決空時頻碼全域資源在全雙工通信中有機結合的科學問題，攻克第五代無線移動通信發展面臨的部分理論瓶頸，提出一些有參考價值的方案和方法，實現系統頻譜效率和吞吐量的進一步提升，進一步加強我國在未來移動通信領域核心技術與專利的比重。
結題摘要
用戶日益增長的高數據傳輸速率和高服務質量的需求對有限的頻譜資源提出了挑戰。同頻同時全雙工無線通信技術在提高新一代移動通信系統的頻譜利用率方面有著巨大潛力。本項目旨在提出基於三維互補碼理論的多用戶MIMO 全雙工通信體系架構。首先，深入研究三維互補碼理論，將互補碼從二維結構擴展為三維結構，並且通過巧妙的碼設計同時實現了多天線及多址並繼承了互補本身具有的良好抗干擾特性。實驗結果表明在零相關區內擴展三維互補碼相對於傳統一維擴頻序列對多徑干擾、多址干擾以及全雙工自干擾可以有效抑制。在此基礎上，進一步設計了可實現分集/復用的加擾互補碼分多址碼，CCSMA-3M碼和CCSMA-2M碼。在給出了清晰的數學生成方法的基礎上，分析出CCSMA 碼的結構特徵，並證明其具有理想的相關特性和分天線特性。建立可切換的分集/復用系統收發機模型，進一步提升系統的頻譜利用率。全雙工技術的一項重要套用就是全雙工中繼，其可以降低無線通信系統時延、改進MAC 層協定以及增強無線通信系統安全性。本項目針對單天線、多天線、多載波等不同配置的全雙工中繼系統分別設計了功率分配算法。由於系統工作在全雙工模式下，會存在較高的自干擾與同頻干擾，因此有效的干擾抑制與管理方案將會大大的提高系統的性能。此外，全雙工安全系統的功率分配算法可以提高系統保密容量。在全雙工蜂窩系統中，基站工作在全雙工模式。為了克服下行信道的多用戶干擾、共信道干擾和自干擾問題，套用SLNR預編碼方案在接收機設計了一種消除白化濾波器。聯合設計了所有用戶的最優的波束成形係數，以最大化系統上下行和速率為目標對系統進行最佳化。仿真結果顯示，在瑞利衰落信道下當基站自干擾較小時全雙工系統優於傳統半雙工系統。在全雙工中繼輔助的蜂窩系統中，提出了基於改進的SLNR預編碼的干擾消除方案。SLNR沒有天線數量的限制，當用戶數量增加時，基站也可以支持其信號傳輸；SLNR可以平衡干擾與噪聲，充分利用傳輸自由度，最大限度的提升系統容量。
