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本书聚焦于优化无线协作通信系统传输设计，通过创新混合双工传输方案、融合全双工与半双工模式优势，巧妙制定双工选择准则，探索混合双工传输新协议，并针对全双工自干扰问题提出有效的资源分配策略，以提升协作通信系统效能。本书不仅能为无线协作通信系统性能的提升提供新思路，也能为通信技术持续发展提供技术基础，有助于应对6G在数据传输效率与服务质量要求方面的双重挑战。本书不仅适合移动通信系统广大研发人员阅读和参考，也适合高校相关专业的教师和研究生阅读和参考。

第1章  绪 论
1.1  无线通信概述
1.1.1  无线通信发展历程
1.1.2  无线通信面临的挑战
1.1.3  无线通信发展方向
1.2  6G移动通信网络关键技术
1.2.1  接入回传一体化
1.2.2  全双工技术 
1.2.3  无线协作通信 
1.3  中继通信系统研究现状 
1.3.1  中继传输策略研究现状 
1.3.2  混合双工中继方案 
1.4  后续内容安排
第2章  中继通信系统基础理论
2.1  熵与信道容量
2.1.1  熵与互信息
2.1.2  信道容量
2.2  中继信道模型和中继转发协议
2.2.1  中继信道模型
2.2.2  中继转发协议
2.3  全双工中继信道容量界
2.3.1  全双工中继信道容量上界
2.3.2  DF协议的可达速率
2.3.3  CF协议的可达速率
2.3.4  AF协议的可达速率
第3章  基于解码转发的混合双工中继通信
3.1  引言
3.2  基于解码转发的混合双工中继系统传输模型
3.2.1  网络传输模型
3.2.2  传输信号模型
3.2.3  传输速率分析
3.3  基于解码转发的混合双工中继系统性能
3.3.1  最大化传输速率建模
3.3.2  最大化传输速率分析
3.3.3  最大化传输速率
3.4  仿真结果与分析
本章附录  / 56
第4章  基于压缩转发的全双工中继通信
4.1  传输方案概述
4.2  传输信号模型
4.3  系统传输速率
4.3.1  传输速率表征
4.3.2  率失真函数
4.3.3  量化噪声功率
4.4  最大可达速率分析
4.5  功率调整受限下的传输方案性能
4.5.1  中继“仅传输”功能失效
4.5.2  中继“仅接收”功能失效
4.5.3  可达速率的优化
4.6  多种混合双工中继方案的性能比较
4.6.1  最大可达速率比较
4.6.2  复杂度比较
4.7  仿真结果及分析
本章附录
第5章  全双工中继信道资源配置优化
5.1  引言
5.2  全双工中继信道模型及叠加编码
5.3  信噪比分解及其传输速率
5.3.1  选择策略传输速率的非凸性
5.3.2  信噪比分解法传输速率分析
5.3.3  信噪比分解法的近似逼近
5.3.4  信噪比分解法的推广
5.4  信噪比分解法的应用
5.4.1  大尺度角度：策略选择图
5.4.2  小尺度角度：准静态衰落信道
5.5  仿真结果与分析
5.5.1  静态中继信道速率增益
5.5.2  移动中继获得的服务量 
5.5.3  功率分配遍历速率增益 
本章附录
第6章  半双工中继系统联合功率分配和策略选择
6.1  引言
6.2  系统模型与相关速率界
6.3  功率分配与策略选择方案及可达传输速率
6.3.1  功率分配与策略选择方案
6.3.2  可达传输速率分析
6.4 “弱源”功率分配与策略选择方案 
6.4.1  非零速率增益
6.4.2  次优解配置
6.5  衰落中继信道方案应用
6.5.1  准静态衰落信道
6.5.2  最优功率分配
6.6  仿真结果与分析
本章附录
第7章  全双工中继信道的频谱效率和中继能效
7.1  引言
7.2  中继系统模型与中继能效
7.3  不同中继方案的频谱效率与中继能效
7.3.1  解码转发性能
7.3.2  压缩转发性能
7.3.3  放大转发性能
7.3.4  频谱效率的上界
7.4  中继方案选择与混合双工
7.4.1  方案选择与组合
7.4.2  混合双工方案
7.5  仿真结果与分析
本章附录
第8章  存在自干扰的全双工中继信道相干信号传输
8.1  引言
8.2  存在自干扰的全双工中继系统模型
8.3  相干放大转发方案
8.3.1  相干信号设计
8.3.2  频谱效率分析
8.4  相干解码转发方案
8.4.1  相干信号设计与频谱效率分析
8.4.2  最优中继节点功率与最优频谱效率
8.5  仿真结果与分析
第9章  异构组网中继方案组合与资源分配
9.1  引言 
9.2  接收机频分中继信道系统模型
9.3  RFDRC协作方案选择准则
9.3.1  协作方案的传输速率
9.3.2  协作方案的策略选择
9.4  HDC方案的传输速率
9.4.1  HDC方案 
9.4.2  HDC方案的带宽和功率分配
9.5  HDA方案的传输速率
9.5.1  HDA方案
9.5.2  HDA方案的带宽和功率分配
9.5.3  等带宽情况下的HDA方案
9.6  仿真结果与分析
本章附录
参考文献
缩略语

随着无线通信技术的广泛应用普及，用户对提升通信效率和容量展开了持续追求。协作通信技术通过利用一个或多个节点共同协作完成信号的传输，可以实现更高效、更可靠的通信性能。中继通信理论作为协作通信技术的基础，对无线通信系统性能的提升至关重要。本书以第六代移动通信技术（6G）为背景，详细介绍了中继技术的相关原理、传输策略，并分析其系统性能。
本书旨在深入探讨中继通信系统的基本传输方案、关键技术与应用场景，从中继传输协议、方案设计与性能优化出发，深入挖掘中继通信系统在提升通信效率方面的潜能，以满足新兴垂直行业应用对未来无线通信系统传输性能的高要求。
全书共9章，从无线通信技术的发展背景与第六代移动通信关键技术出发，首先介绍了中继通信系统的基础理论；其次分别介绍了基于解码转发的混合双工通信、基于压缩转发的全双工中继通信、全双工中继信道资源配置优化、半双工中继系统联合功率分配与策略选择、全双工中继信道的频谱效率和中继能效，并对存在自干扰的全双工中继信道进行了相干信号传输设计；最后对异构组网中继方案组合与资源分配进行了阐述。
本书由重庆大学微电子与通信工程学院陈正川教授撰写。在本书的撰写和出版过程中，得到了重庆大学微电子与通信工程学院的大力支持，特别感谢学院领导及同仁的帮助；还要感谢清华大学樊平毅教授、重庆邮电大学王敏副教授及重庆大学田中老师等在本书出版过程中提出的宝贵意见与专业建议；博士研究生段建新为全书撰写提供了重要帮助，硕士研究生刘思伶和向全伟分别为撰写本书第3章和第4章提供了重要支持和帮助，在此也向他们表示感谢。
本书的出版得到了国家重点研发计划项目（编号2023YFB2904100）、国家自然科学基金项目（编号62271092、61901066）、重庆市自然科学基金项目（编号CSTB2023NSCQ-MSX0933）、中央高校基本科研业务费项目（编号2023CDJKYJH044）、重庆市高等教育教学改革项目（编号243008）、重庆市高等教育考试招生研究课题项目（编号CQZSKS2024057）和小米青年学者项目的大力支持，在此表示感谢。
本书涉及6G无线通信前沿技术及多个学科领域，鉴于无线通信技术发展迅速、多学科知识广泛融合、作者个人认知水平有限及写作时间仓促，书中难免存在疏漏与不足。在此，我们恳请无线通信领域的专家、学者及广大读者，能够不吝赐教，就本书中的错误、遗漏或需完善之处提出宝贵意见，作者将不胜感激。

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面向6G的无线协作通信