MIMO無線通信自適應(yīng)技術(shù)研究.pdf

1、實(shí)現(xiàn)高速率多媒體數(shù)據(jù)傳輸已經(jīng)成為無線通信系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢，要達(dá)到這一目標(biāo)，關(guān)鍵在于信道容量的提高，而容量的增加單純依靠增大帶寬和(或)發(fā)射功率是不可行的。多輸入多輸出系統(tǒng)(Multi-Input Multi-Output，MIMO)在無線鏈路兩端均使用多天線，通過空時(shí)聯(lián)合的信號(hào)處理方式，能夠獲得遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的單天線鏈路的頻譜效率和傳輸可靠性。
　　 本文針對(duì)MIMO無線通信中自適應(yīng)傳輸?shù)娜舾蓡栴}進(jìn)行了研究，并取得了如下成果：

2、r>　　 1.針對(duì)發(fā)射功率受限的自適應(yīng)調(diào)制MIMO系統(tǒng)中由于調(diào)制方式的有限性和離散性而導(dǎo)致的功率剩余問題，提出功率比特自適應(yīng)算法，該算法通過對(duì)剩余可用功率進(jìn)行空域或空時(shí)域聯(lián)合再分配，能夠提高頻譜效率。仿真結(jié)果表明，所提算法能夠有效改善頻譜效率，并且復(fù)雜度低，易于實(shí)現(xiàn)。
　　 2.結(jié)合IEEE802.11n簇信道(Clustered MIMO channels)，以均勻線陣、均勻圓陣和星形陣形成的復(fù)合天線結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，同時(shí)考慮空分

3、復(fù)用和波束形成兩種典型的MIMO傳輸機(jī)制，提出一種由基站與移動(dòng)臺(tái)綜合利用瞬時(shí)信道信息和空間統(tǒng)計(jì)信息，共同完成傳輸方式和天線陣列選擇的自適應(yīng)算法。與完全基于信道統(tǒng)計(jì)信息的自適應(yīng)方法相比，該算法能夠獲得更高的各態(tài)歷經(jīng)容量，逼近最優(yōu)選擇的結(jié)果。并且復(fù)雜度低，只需要很少的反饋開銷。
　　 3.針對(duì)多用戶MIMO下行鏈路，提出一種通信方式與反饋開銷動(dòng)態(tài)變化的分布式調(diào)度算法。采用該方法，各移動(dòng)用戶根據(jù)信道狀態(tài)選擇與基站的通信方式，并向基站自

4、適應(yīng)反饋信道信息；基站根據(jù)反饋信息選擇用戶子集與之通信，并采用預(yù)編碼方法消除共道干擾。所提算法由基站和移動(dòng)臺(tái)聯(lián)合完成用戶調(diào)度及通信方式選擇，系統(tǒng)反饋開銷由各用戶的信道狀態(tài)共同決定，能夠適應(yīng)通信環(huán)境而動(dòng)態(tài)改變。與已有方法相比，該算法能夠以合理的反饋開銷獲得更高的系統(tǒng)容量和更好的誤碼性能。
　　 4.我們對(duì)多用戶MIMO下行鏈路降低反饋信息開銷的方法進(jìn)行了研究，引入閾值機(jī)制與傳輸方式自適應(yīng)機(jī)制，提出兩種低反饋開銷自適應(yīng)傳輸策略。采用

5、所提策略，各個(gè)移動(dòng)臺(tái)完成信道估計(jì)，選擇適當(dāng)?shù)膫鬏敺绞讲⒎答佇诺佬畔ⅰＨ粲脩粜诺蕾|(zhì)量低于預(yù)設(shè)閾值，則該用戶保持靜默，不嘗試接入信道資源?；靖鶕?jù)反饋信息從候選用戶集合中選擇一個(gè)并與之通信。所提策略中，第一個(gè)采用單閾值機(jī)制，并根據(jù)該閾值推導(dǎo)出傳輸方式選擇準(zhǔn)則；另一策略采用雙閾值，其中嚴(yán)格閾值用于進(jìn)一步降低系統(tǒng)開銷，寬松閾值用于保證系統(tǒng)的中斷性能。理論分析和仿真結(jié)果表明，與不設(shè)置閾值的策略相比，單閾值方法能夠在獲得好的吞吐量性能的同時(shí)有效降低

6、系統(tǒng)反饋開銷；與采用單閾值的方法相比，雙閾值策略能夠以極低的吞吐量損失換取反饋開銷的進(jìn)一步降低，同時(shí)保證好的系統(tǒng)中斷性能。
　　 5.提出一種多用戶MIMO下行傳輸策略，解決了無可用信道信息場景中的MIMO廣播信道通信問題。應(yīng)用該策略，基站選擇一組用戶同時(shí)通信，每個(gè)用戶對(duì)應(yīng)一根基站發(fā)射天線；移動(dòng)用戶利用獨(dú)立分量分析的算法從接收混合信號(hào)中分離出屬于自己的信號(hào)分量。仿真結(jié)果表明，在無信道信息的情況下，采用本策略能夠成功實(shí)現(xiàn)下行通信。