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随着无线通信的迅猛发展，人们对无线通信系统中各种业务的需求日益广泛，对传输速率、服务质量和系统业务容量等方面的要求与日俱增，传统蜂窝网络已呈现出不少弊端。新一代移动通信系统将向高频段、高速率、高效率以及与因特网等其他网络相融合的方向发展，因此现有的蜂窝网络架构以及无线传输技术需要有较大的变革。在现有蜂窝网络中加入中继站协作通信，被认为是在不明显改变骨干网络结构的同时显著提高网络传输性能、解决或部分解决传统蜂窝网络弊端的有效途径。
中继系统的一大缺憾就是采用半双工模式，损失了大量频谱效率。在处理语音通话、视频电话等业务时传输速率不能得到保障。而本文研究的双向MIMO中继系统有效解决了这个问题。通过双向中继网络编码，在保证通信可靠性的同时，大幅度提升传输速率。本文研究的重点就是不同中继模式下，双向中继网络编码的设计。论文主要有如下几方面的工作：
1.研究了AF模式下及DF模式下双向中继系统的流程；分析了双向中继系统的容量上界；将网络编码应用于双向中继系统，并分析了不同模式下的吞吐量性能。
2.研究了DF双向中继系统的两种经典处理方法：XOR处理和SPC处理；提出了基于有限反馈预编码技术的DF双向中继处理方案。
3.研究了AF双向中继系统的中继策略：推导了中继理想波束形成矩阵的设计方法：分析了MRR-MRT、ZFR-ZFT这两种次优处理方法；以及AF双向中继中的线性预编码矩阵设计：并提出了一种联合基站、中继、用户的波束形成方案。
4.研究了双向中继系统中如何通过调制的方式消除自干扰，实现信息的相互传递。分别讨论了适用于BPSK的干扰消除方法和QPSK中的干扰消除方法：研究了自适应四进制或五进制的干扰消除方案；并给出了近邻归类干扰消除网络编码的算法以及最小码间距离最大化算法。