高移动性宽带无线通信网络重点理论基础研究2012年度报告

Ｔｈｅ ２０１２ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｒｅｐｏｒｔ ｏｆ ｔｈｅ Ｂａｓｉｃ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ ｔｈｅ Ｈｉｇｈ Ｍ ｏｂｉｌｉｔｙ Ｂｒｏａｄｂａｎｄ Ｗ ｉｒｅｌｅｓｓ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｎｅｔｗｏｒｋ
Ｆａｎ Ｐｉｎｇｚｈｉ Ｍａ Ｚｈｅｎｇ Ｃｈｅｎ Ｑｉｎｇｃｈｕｎ Ｔａｎｇ Ｘｉａｏｈｕ Ｄａｉ Ｂｉｎ
ＱБайду номын сангаас
Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｈｅｒａｌｄ
科 技 报 告 导 读
高移动性宽带无线通信 网络重点理论基础研 究 ２０ １ ２年 度 报 告
范平志 马征 陈庆春 唐小虎 代彬 （西南交通大 学）
摘 要 ：该研 究旨在建立 高速 移动、复杂干扰等场景下的宽带无线通信网络重点理论体 系。以信息理论为主要基础和重要 手段 ， 重 点研 究 宽带无 线 通信 网络 的 性 能容 量 限 ，逼 近 性 能容 量 限 的 网络 传输 机 理 与干 扰 应 对 策略 。该研 究２０１２年 的研 究进 展 如下。 第一 ，研 究了：（１）未知信道参数场景下的信道容量；平稳不可分解的不可控制有限状态信道 及其（前馈）容量和反馈容量。（２）接 收 端选择错误 信道参数给系统性能带来的损失，给 出了带正 交发送分量的半确定性中继信道 容量；提 出了高移动环境下ＭＩＭＯ Ｙ信 道的多源信号协作通信干扰 调度优化方案，同时理论推导了系统 自由度表达 式和天线约束 条件。ｇ－，研究了：（１）ＭＩＭＯ衰落信道 的服 务量。（２）衰落信道容量逼近策略 ：通过引入缓存机制克服 衰落信道时变和随机特性 ，得到 了保持缓存队列稳定的平穗分布 和 溢出概率以及 ￡溢出容量，推广了中断容量的概念。（３）车载移动通信容量分析。第三 ，研究了：（１）表落信道特别是快变衰落信道 下ＭＩＭＯ￣鳊码技术 ；获得 的基于匹配加权信号泄 漏噪声比的多用户预煽码算法。（２）快 变信道下的高效编码调制技 术。（３）极性 码 应 用前景：已完成Ｐｏｌａｒ码在ＡＷＧＮ信道上的应 用研 究，正在进行衰落信道＿ＥＰｏｌａｒ码的设计工作 。第四，研 究了：（１）移动性增强宽 带无线网络容量和 性能的机理 。（２）不同中继系统的容量区域 。（３）快 变信道下中继策略 与分集协作性能。（４）移动条件下网络容量． 网络分集和 传输 时延的优化折 中。第五 ，从干扰分析 角度 出发，研 究了：（１）衰落特别是快变信道下小区 中继与天线阃的干扰 分离 与干 扰 避 免技 术 ：提 出了高移 动环 境下 基于酉 空时调 制的 多小 区联 合 传输 方 案 ；基 于干 扰 对 齐技 术 ，提 出了基 于宏分 集技 术 的基 站协作策略 ；将干扰对齐技 术应用于两跳的多中继场景，获得的传输方案在性能上优于现有技 术；提 出了鲞于天线选择的ＳＳＫ技 术 ，避 免天线问干扰 ，降低发射与接收机 复杂度 ；提 出了基于空间调制ＳＭ技术的多址接入方案 ，克服 用户问干扰 。（２）车联 网系统 中的认知无线电技 术 ：提 出了部分硬 判决部分软判决的频谱感知融合 方法，并获得了新型恶意节点攻击识别方法。（３）仿真平台实 现 ：设计了高铁 频谱地 图、链路 级，系统级仿真平 台总体 架构 ，完成了主要 模块 、功能文档、接 口定义以及鳊码 规范的设计鳊写工 作 。第六，研 究了：（１）高移动信道估计理论 与算 法。（２）０ＦＤＭ预编码、接 收机与传输方案的设计。（３）干扰对齐和广：￣Ｈａｍｍｉｎｇ重量 的关 系：得 到 了广：￣Ｈａｍｍｉｎｇ重 量 判断 干 扰 可解 问题 。 关键 词：宽带无线通信 网络传输机理 信道 容量 ＭＩＭＯ衰落信道 ＭＩＭＯ预鳊码
Ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｔｈｅｏｒｙ ｐｏｉｎｔ ｏｆ ｖｉｅｗ， ｗｅ ｆｏｃｕｓ ｏｎ ｔｈｅ ｃａｐａｃｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｂｒｏａｄｂａｎｄ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｎｅｔｗｏｒｋ， ａｎｄ ｔｒｙ ｔｏ ｆｉｎｄ ｔｈｅ ｃａｐａｃｉｔｙ－ａｃｈｉｅｖｉｎｇ ｎｅｔｗｏｒｋ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｔｒａｔｅｇｉｅｓ ｔｏ ｄｅａｌ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ． Ｔｈｅ ｄｅｔａｉｌｓ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｒｅ ａｓ ｆｏｌｌｏｗｓ．Ｆｉｒｓｔ；（１）ｔｈｅ ｃａｐａｃｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔａｔｉｏｎａｒｙ ｉｎｄｅｃｏｍｐｏｓａｂｌｅ ｆｉｎｉｔｅ ｓｔａｔｅ ｃｈａｎｎｅｌ ｗｉｔｈ ｏｒ ｗｉｔｈｏｕｔ ｆｅｅｄｂａｃｋ；（２）ｔｈｅ ｃａｐａｃｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｓｅｍｉ－ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｓｔｉｃ ｒｅｌａｙ ｃｈａｎｎｅ１．Ｓｅｃｏｎｄ；（１）ｔｈｅ ｓｅｒｖｉｃｅ ｃａｐａｃｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ＭＩＭＯ ｆａｄｉｎｇ ｃｈａｎｎｅｌｌ （２）ｔｈｅ ｃａｐａｃｉｔｙ—ａｃｈｉｅｖｉｎｇ ｓｔｒａｔｅｇｉｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｆａｄｉｎｇ ｃｈａｎｎｅｌ‘（３）ｔｈｅ ｃａｐａｃｉｔｙ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｍｏｂｉｌｅ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ．Ｔｈｉｒｄ；（１）ｔｈｅ ＭＩＭＯ ｐｒｏ—ｃｏｄｉｎｇ ｓｃｈｅｍｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｆａｄｉｎｇ ｃｈａｎｎｅｌ （２）ｔｈｅ ｃｏｄｉｎｇ ａｎｄ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ ｔｈｅ ｆａｓｔ ｖａｒｙｉｎｇ ｃｈａｎｎｅｌ；（３）ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｐｏｌａｒ ｃｏｄｅ．Ｆｏｕｒｔｈｌ （１）ｔｈｅ ｃａｐａｃｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｂｒｏａｄｂａｎｄ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｎｅｔｗｏｒｋ＃（２）ｔｈｅ ｃａｐａｃｉｔｙ ｒｅｇｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅｌａｙ ｓｙｓｔｅｍｓ＃（３）ｔｈｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ｃｏｏｐ ｅ ｒａｔｉｏｎ
（Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ Ｊｉａｏｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｐｒｏｊｅｃｔ ａｉｍｓ ｔｏ ｅｓｔａｂｌｉｓｈ ｔｈｅ ｂｒｏａｄｂａｎｄ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｔｈｅｏｒｙ ｉｎ ｈｉｇｈ ｍｏｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｃｏｍｐｌｅｘ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｓｃｅｎａｒｉｏ