低復(fù)雜度多用戶MIMO預(yù)編碼方法.pdf

1、隨著數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的飛速增長(zhǎng)和頻譜資源的日趨緊張，能夠利用空間資源的多輸入多輸出(multi-inputmulti-output,MIMO)技術(shù)成為未來(lái)無(wú)線通信系統(tǒng)中的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)，其通過(guò)在發(fā)送端和接收端配置多根天線來(lái)成倍提高系統(tǒng)的傳輸速率和頻譜效率。多用戶MIMO下行鏈路中，基站同時(shí)同頻向多個(gè)用戶發(fā)送數(shù)據(jù)，各用戶會(huì)收到來(lái)自其它用戶的干擾信號(hào)，由于用戶間沒(méi)有協(xié)作，通常在基站對(duì)發(fā)送信號(hào)作預(yù)編碼。針對(duì)不同的通信場(chǎng)景，如何利用發(fā)送端已知的信道狀態(tài)信

2、息設(shè)計(jì)不同準(zhǔn)則下（例如最大化“和速率”、最小化均方誤差等）的預(yù)編碼方法一直是MIMO無(wú)線通信領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，而且具有重要的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
　　 本文分析總結(jié)了預(yù)編碼技術(shù)的相關(guān)理論，通過(guò)對(duì)現(xiàn)有預(yù)編碼方法的分析和討論可知：線性預(yù)編碼通常較非線性預(yù)編碼更易實(shí)現(xiàn)，但其仍存在運(yùn)算復(fù)雜度過(guò)高的問(wèn)題，因此，具有更低復(fù)雜度且兼顧系統(tǒng)性能的線性預(yù)編碼方法，還有待進(jìn)一步研究。另外，由于實(shí)際系統(tǒng)中發(fā)送端很難知道精確的信道狀態(tài)信息，還要進(jìn)一步考慮如何改

3、善多用戶MIMO預(yù)編碼方法對(duì)非精確信道狀態(tài)信息的魯棒性。
　　 本文針對(duì)兩種場(chǎng)景下的預(yù)編碼方法分別展開(kāi)研究，第一，發(fā)送端已知精確信道狀態(tài)信息時(shí)，設(shè)計(jì)一種低復(fù)雜度預(yù)編碼方法；第二，發(fā)送端已知非精確信道狀態(tài)信息時(shí)，改善該低復(fù)雜預(yù)編碼方法對(duì)信道狀態(tài)信息存在誤差時(shí)的魯棒性。通過(guò)對(duì)上述兩個(gè)問(wèn)題的研究，本文的主要工作和貢獻(xiàn)如下：
　　 1．發(fā)送端已知精確信道狀態(tài)信息時(shí)的低復(fù)雜度預(yù)編碼方法
　　 分析了規(guī)則塊對(duì)角化方法的預(yù)編碼

4、矩陣所具有的特定結(jié)構(gòu)，并基于該特定結(jié)構(gòu)提出了一種新的低復(fù)雜度線性預(yù)編碼方法，推導(dǎo)了預(yù)編碼矩陣的最終形式。該方法固定了總預(yù)編碼矩陣中前一部分的取法，只需對(duì)后一部分中的塊對(duì)角矩陣的各個(gè)子塊進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，避免了現(xiàn)有方法中對(duì)高維矩陣的多次優(yōu)化計(jì)算。在此基礎(chǔ)上證明了該方法與規(guī)則塊對(duì)角化方法的等效性，并給出了預(yù)編碼矩陣的復(fù)雜度分析。理論和仿真結(jié)果表明，該方法在不損失和速率性能的同時(shí)，有效地降低了預(yù)編碼矩陣的運(yùn)算復(fù)雜度。
　　 2．發(fā)送端已知

5、非精確信道狀態(tài)信息時(shí)的低復(fù)雜度預(yù)編碼方法
　　 建立了信道誤差模型，并分析了信道誤差給預(yù)編碼系統(tǒng)帶來(lái)的影響，推導(dǎo)了非精確CSIT下利用信道誤差統(tǒng)計(jì)特性的魯棒預(yù)編碼方法，并基于該魯棒預(yù)編碼方法的等效信道矩陣，通過(guò)修改的最小均方誤差準(zhǔn)則，提出了一種改進(jìn)的魯棒預(yù)編碼方法。在此基礎(chǔ)上，針對(duì)有限反饋系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)信道誤差方差的估計(jì)得到了減小反饋開(kāi)銷的魯棒預(yù)編碼方法。理論和仿真結(jié)果表明，提出的魯棒預(yù)編碼方法和改進(jìn)的魯棒預(yù)編碼方法在發(fā)送端信道狀