异步协作通信系统中鲁棒的分布式发射技术研究

协作通信技术是一种分布式多输入多输出（MIMO）技术，是无线通信中单天线终端能够充分利用空域资源的重要途径和手段。然而，由于协作通信系统中多个协作终端处于不同的空间位置，带来了接收信号的时间、频率异步和需要信号协调等新的问题，导致传统协作发射技术性能的严重恶化。而通过高层协议控制的方式又带来了大量额外的开销，降低了协作增益。为此，本项目提出通过研究物理层鲁棒的分布式发射理论和实现技术来解决上述问题的思路，研究协作通信系统中鲁棒的分布式空时编码和波束形成技术，包括：1）基于时频对偶思想，研究对频率异步鲁棒且具有多节点适用性的分布式空时编码；2）基于随机循环移位思想，研究对时间异步鲁棒且无需信号协调的分布式空时编码；3）基于收发双端联合优化思想，研究对时、频异步鲁棒的分布式波束形成器设计理论和方法，并利用已有的硬件平台对上述理论方法进行实验评估。本研究将对协作通信系统的实用化起到积极推动作用。

协作通信技术是一种分布式多输入多输出（MIMO）技术，是无线通信中单天线终端能够充分利用空域资源的重要途径和手段。然而，由于协作通信系统中多个协作终端处于不同的空间位置，带来了接收信号的时间、频率异步和需要信号协调等新的问题，导致传统协作发射技术性能的严重恶化。而通过高层协议控制的方式又带来了大量额外的开销，降低了协作增益。为此，本项目提出通过研究物理层鲁棒的分布式发射理论和实现技术来解决上述问题的思路，研究协作通信系统中鲁棒的分布式空时编码和波束形成技术。取得了如下成果：.1.在研究对时间、频率异步鲁棒且具有多节点适用性的分布式空时编码方面，提出了一种对频率异步鲁棒的类Alamouti空时编码，和一族对频率异步鲁棒的空频卷积编码。该族编码而且能够在低复杂度的解码算法下实现同时获得满协作分集增益和频率分集增益。.2.在研究对时间异步鲁棒且无需信号协调的分布式发射技术与方法方面， ①在时间异步下设计鲁棒的分布式空时编码，我们提出了一种具有循环移位结构的分布式空时编码，实现了对系统的时间异步和参与协作的节点数的鲁棒性。②研究鲁棒的协作节点选择策略以避免多个时偏和频偏的影响，提出鲁棒的节点选择策略和方法。.3.在研究对时间异步鲁棒的分布式波束形成器设计理论和方法方面，我们提出了一种基于最差接收信干噪比最大化的分布式波束形成器设计方法。该方法计算复杂度低，且适用于多个节点参与协作且可以同时存在整数和分数符号间隔的时间异步场景。.4.基于协作通信系统的无线通信物理层传输的安全性，我们提出了一套中继-阻塞混合的协作通信物理层保密传输机制框架，并系统地提出了多种不同应用场景下协作中继分布式波束形成信号设计优化方法。