时空码的预编码设计和中继选择的新方案，用于多个中继系统

在无线通信领域中，随着多媒体服务对能源的需求迅速增长，通讯能量消耗以惊人的速度增加。因此，如何提高能源利用效率受到了广泛关注。协作中继系统可以显著增加通信系统的容量和可靠性。根据中继数量的不同，可以将中继系统分为单中继系统和多中继系统。与单中继系统相比，多中继系统能够实现更高效的能源利用和更高的通信容量。 本文讨论了在完美和不完美信道信息条件下，多中继系统中源节点和中继节点的预编码矩阵联合设计问题，并提出了基于对数似然比（Log-Likelihood Ratio，LLR）的新颖中继选择方案。此外，本文还分析了基于所提方案的中继选择系统的符号误码率（Symbol Error Rate，SER）。 研究人员基于完美信道状态信息（Channel State Information，CSI）设计了最大化信噪比（Signal-to-Noise Ratio，SNR）的组合预编码矩阵，并针对不完美CSI下的单中继系统，设计了最小化SER的预编码矩阵。通过矩阵分解，采用两步方法解决联合设计问题：第一步是确定预编码矩阵的最优方向；第二步是将优化问题转化为两种独立的子问题，从而能够以较低的复杂度解决。 与基于信噪比的传统中继选择方案不同，本文选择具有最大LLR的中继节点。仿真结果表明，基于LLR的中继选择方案在SER性能上优于基于SNR的方案。此外，多中继系统采用预编码矩阵联合空时编码技术，相比于仅采用空时编码或仅采用预编码的系统，能有效提高系统SER性能。 关键词包括：预编码、空时分组码、对数似然比、中继选择。在引言部分，研究指出无线多媒体服务对能源需求的增长对通信能量消耗有着显著的影响。协作中继系统由于能够大幅度提升通信系统的容量与可靠性，因此成为了研究热点。研究者根据中继数量的差异，将中继系统分为单中继系统和多中继系统，并强调了多中继系统相较于单中继系统在实现更高效的能源利用和更高的通信容量方面的优势。 通过预编码技术，可以对信号进行调整以减少信号传播过程中的损耗和干扰，进而提高接收端的信号质量。空时分组码作为一种先进的编码方式，能够利用无线信道的空间和时间维度特性，提供空间和时间上的编码增益。对数似然比作为信号处理中的一个重要参数，是衡量信号质量的一个重要指标，它能够提供关于信号质量和数据传输可靠性的有效信息。在中继选择中，通常会选择信号质量最高的中继进行数据转发，以此来提高整体通信链路的性能。 本文提出的基于LLR的中继选择方案能够在多中继系统中找到最佳的中继节点组合，从而在复杂的信道条件下，通过联合优化源节点和中继节点的预编码矩阵，有效提升信号传输的准确性和系统的整体性能。这对于无线通信系统设计和实际部署具有重要的理论和实践意义，特别是在需要高可靠性和高能效的场景中。