快衰落信道条件下无线中继系统波束形成方案*

樊娜1,2,**,张健2,张驭龙3,姚清4

(1.解放军理工大学 通信工程学院,南京 210007；2. 中国电子设备系统工程公司研究所,北京 100141；

3. 北京市应用气象中心研究所,北京 100029；4.中国电子设备系统工程公司,北京 100079)

摘要：随着设备小型化的发展趋势,天线间距较小,信道具有相关性；且假设发射端处于高速移动状态,无法获得完全信道状态信息,只能根据部分信道状态信息设计发射端波束形成方案。针对发射端和接收端配置多天线的固定增益放大转发无线中继系统,以最大化接收端信噪比为准则，设计了基于部分信道状态信息的波束形成方案,推导了系统中断概率和平均误符号率的闭合表达式,通过仿真验证了性能分析的有效性和所设计方案的优越性。在平均误符号率为10-2、相关系数为0.8时,所提方案比反馈信道状态信息的方案节约1.6 dB的信噪比。

关键词：无线中继系统；快衰落信道；放大转发；波束形成；部分信道状态信息

1引言

近年来,中继技术成为了无线通信领域的一个研究热点,它可以增加系统的吞吐量并扩展系统的覆盖范围[1-4]。在不同的中继技术中,放大转发(Amplify and Forward,AF)中继由于不需要在中继端进行复杂的信号处理而成为一种主流的技术[5]。在蜂窝网络的上行链路,发射端(手机)配置多天线可以实现发射波束形成,提高系统性能；采用单天线中继主要是考虑降低系统的运营成本和中继系统的信号处理负担；采用多天线接收端(基站)已在商用系统中得到应用,例如TD-SCDMA。……