MIMO系統(tǒng)有限反饋技術(shù)研究.pdf

1、多輸入多輸出技術(shù)（Multiple-Input Multiple-Output, MIMO）在不占用額外頻譜資源的條件下充分利用空間資源，能夠成倍地提升系統(tǒng)容量和改善系統(tǒng)的誤比特性能。MIMO技術(shù)所帶來的性能提升很大程度上取決于發(fā)射端對(duì)信道狀態(tài)信息（Channel State Information, CSI）的了解程度。在時(shí)分雙工（Time Division Duplexing, TDD）系統(tǒng)中信道狀態(tài)信息可以通過信道互易性獲得，而在

2、頻分雙工（Frequency Division Duplexing, FDD）系統(tǒng)中通常通過有限反饋的方式來獲得。有限反饋系統(tǒng)的典型實(shí)現(xiàn)是在發(fā)射端和接收端維護(hù)一個(gè)相同的碼本，接收端根據(jù)信道估計(jì)的結(jié)果，從碼本中選擇出最優(yōu)的碼字，然后經(jīng)一條反饋鏈路將碼字的序號(hào)告知發(fā)射端。
　　本文主要圍繞MIMO系統(tǒng)中的有限反饋技術(shù)而展開，首先介紹MIMO系統(tǒng)的容量求解方法、發(fā)射端預(yù)編碼技術(shù)及接收端信號(hào)檢測技術(shù)，接著研究有限反饋系統(tǒng)中的碼本構(gòu)建準(zhǔn)則和

3、碼字選擇準(zhǔn)則，并對(duì)常用碼本進(jìn)行特性分析和性能仿真。結(jié)果表明，隨著天線規(guī)模和碼本規(guī)格的增大，系統(tǒng)性能隨之增強(qiáng)。對(duì)于性能優(yōu)良的碼本，目前并沒有找到生成碼本的構(gòu)造性方法，只能通過計(jì)算機(jī)窮搜索的方式獲得。窮搜索的規(guī)模隨著天線數(shù)量、碼本大小的增加而呈指數(shù)型增長，與此同時(shí)碼本所需的存儲(chǔ)資源和搜索碼字所需的計(jì)算資源也將成倍增加。
　　針對(duì)系統(tǒng)性能和計(jì)算、存儲(chǔ)資源之間的折中問題，本文提出一種循環(huán)移位碼本，該碼本中的碼字通過將一組相互無偏的矢量循環(huán)

4、移位而生成。在存儲(chǔ)方面，碼字中每個(gè)元素來自于四元字母表，因而只需使用2比特來存儲(chǔ)一個(gè)元素。在復(fù)雜度方面，碼字中的元素是形式簡單的實(shí)數(shù)或虛數(shù)，并且碼字之間滿足循環(huán)移位關(guān)系，使得接收端的碼字搜索復(fù)雜度大大降低。本文給出碼字搜索的兩種模式，以平衡所需硬件資源與處理時(shí)間之間的關(guān)系。針對(duì)波束成形系統(tǒng)、空間復(fù)用系統(tǒng)和多用戶 MIMO系統(tǒng)，我們分別提出相應(yīng)的碼本構(gòu)建方法和碼字搜索方法，并分析其計(jì)算復(fù)雜度。在不同系統(tǒng)下的分析及仿真結(jié)果表明循環(huán)移位碼本在