非理想信道條件下中繼系統性能分析與最佳化

《非理想信道條件下中繼系統性能分析與最佳化》是依託北京郵電大學，由張建華擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：非理想信道條件下中繼系統性能分析與最佳化
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：張建華
• 依託單位：北京郵電大學

項目摘要

本項目擬針對實際中繼系統中存在的非理想信道估計、信道信息反饋延遲等非理想因素，建立非理想信道的數學模型，分析在非理想信道條件下中繼系統的性能限，並設計魯棒的中繼收發機結構和無線資源分配算法，進一步提高中繼系統在實際工作環境下的系統性能。具體研究內容包括：抽象和建模非理想信道因素，基於非理想信道條件數學模型，分析在多中繼系統中天線選擇、波束賦形等技術的中斷機率和誤碼率，探索非理想因素對於中繼系統性能的影響機理；根據非理想信道條件中繼性能的理論分析結果研究OFDM中繼系統中多載波頻偏對性能的影響以及魯棒的接收機算法；針對MIMO中繼系統，研究非理想信道條件下魯棒的接收機結構以及傳送端的聯合預編碼算法；針對OFDM中繼系統，研究非理想信道因素下基於魯棒最佳化理論的資源分配方法。通過本項目，將探索和掌握非理想信道條件下中繼系統的性能分析和最佳化設計方法，為中繼系統實際套用奠定理論基礎。

結題摘要

隨著中繼技術理論研究的深入和標準化的進展，非理想信道條件下中繼系統的分析和設計已經成為指導中繼技術實用化而急需解決的研究問題。其中的主要問題是如何對影響中繼系統性能非理想信道條件進行抽象和建模，以及如何基於非理想信道模型分析中繼系統性能、設計收發機以及資源分配算法。課題組深入分析了中繼系統的非理想信道特性，建立數學模型以進一步分析中繼系統的性能測度，並基於理論分析結果來設計了中繼收發機結構以及資源分配算法。主要研究內容包括：存在主用戶干擾下的解碼轉發認知中繼系統中斷機率的分析；配備大規模天線陣列的雙向中繼網路的性能分析；可變增益放大轉發雙向中繼系統中新型傳輸策略研究；放大轉發MIMO中繼系統聯合收發機設計算法研究；放大轉發多天線中繼網路存在信道估計誤差時中繼節點預編碼和目的節點接收機的聯合最佳化設計；多用戶上行中繼系統基於能量有效性的資源最佳化研究；基於能效最大化的資源分配問題的研究；以及3D信道的傳播特性和建模研究。總計錄用和發表EI檢索論文37篇，其中SCI檢索論文11篇。其中重要科技進展和標誌性結果包括：推導出了非理想信道條件模型下中繼系統性能限和存在主用戶干擾時的認知中繼網路性能限，為理解信道非理想性對中繼系統的性能影響提供了一條快速的路徑，研究成果發表在期刊IEEE Communications Letters上，自2012年發表以來，他引26次（Web of Science數據）；設計出了中繼網路的聯合收發機預編碼最佳化算法，將非理想信道狀態下的聯合收發機算法設計轉化為理想信道狀態下的聯合最佳化算法，發表在SCI期刊IET Communications上；研究了多用戶下行OFDM協作中繼系統的聯合子載波和功率分配問題，並將多參量聯合最佳化問題分解為子載波分配和功率分配兩個子問題分別推導解析解，並通過仿真驗證了算法在收斂性、能效性和中斷機率方面的優越性，研究成果發表在SCI期刊IEEE Communications Letters上；完成了準確可靠的3D MIMO信道建模，給出了真實環境下信號在三維空間的統計特性，研究成果發表在在網路通信領域頂級雜誌IEEE Communications Magazine（IF影響因子4.007），提交6篇文稿被3GPP標準化組全部採納，已經在業內廣泛套用。綜上，項目取得的成果遠超預期目標，取得豐碩的研究成果。