大规模多天线系统中非相干协作通信关键技术研究

This project proposes non-coherent cooperative communication construction in LSMA, and study the theories and algorithms of space-time signal processing in it to acquire the of space diversity gain with comprehensively using the advantages of time, space, and cooperative partners and fully considering the practical characteristics of wireless mobile channels. Specifically, this project will build non-coherent cooperative diversity schemes fitting for wireless transmission with high-speed mobility to improve the transmission quality, study the design and identification of non-coherent space-time signals in LSMA system, where the signals will be designed in different signal-to-noise ratio conditions and be identified with high order statistics, spectrum, and cyclostationarity. We will use random matrix theory throughout this project and consider the tradeoff of performance and complexity. We hope to acquire theoretic and technological achievement and independent intellectual property rights via research. The expected results can give theoretical basis and technology support for the design and realization of future mobile communication systems.

本项目综合利用时间、空间及协作伙伴等各种资源的技术优势，在充分考虑无线移动信道实际特点的情况下，提出大规模多天线系统中的非相干协作通信架构；研究其中的空时信号处理理论与算法，在快衰落环境中获取空间分集增益。主要工作包括：建立适合高速移动无线传输的非相干协作分集机制，提高传输质量；研究大规模多天线系统中非相干空时信号的设计与识别问题，设计不同信噪比条件下大规模多天线的非相干发射信号并利用其统计量、频谱及平稳等特性对其进行识别。以随机矩阵论贯穿课题始终，综合考虑性能与复杂度的折衷。通过研究取得理论与技术成果，获得自主知识产权，预期成果可为未来移动通信系统的设计与实现提供理论基础和技术支撑。

本课题针对快衰落环境中非相干空时码存在中继转发差错率过高及难以识别的问题，开展非相干空时码的软信息转发与识别研究。经过一年的研究，圆满完成预定任务，主要成果如下：.(1) 建立了大规模多天线系统中基于软信息转发的非相干协作通信架构，包括利用中继节点的条件期望建立估计转发机制以及利用源节点与中继节点的条件互信息建立互信息转发机制。.(2) 得到了新型空时码。在低信噪比、短相干时间环境中，依据KL距离综合利用信号的幅度和相位设计发射信号，并搜索出相干时间在5以内的全部码字，其差错性能优于相同条件下的酉空时码。.(3) 获得了酉空时码的识别方法，包括基于高阶统计特性的分类法及基于最大似然准则的判决法：在高阶统计特性法中，依据不同信号联合高阶矩和高阶累积量的差异实现识别；在最大似然法中，利用不同信号平均似然比和广义似然比的差异完成识别。.本课题的研究成果可为我国未来移动通信系统的设计及军事通信对抗提供一定的理论依据和技术支撑。