集中-協(xié)作式MIMO系統(tǒng)中基于不完全CSI的跨層設計研究.pdf

1、多輸入多輸出（MIMO）技術利用多個天線實現(xiàn)多發(fā)多收，在不增加頻譜資源和天線發(fā)送功率的條件下，有效改善通信系統(tǒng)的容量和頻譜效率。跨層設計充分利用網(wǎng)絡各層的相關性，根據(jù)無線網(wǎng)絡環(huán)境動態(tài)變化，實現(xiàn)自適應優(yōu)化配置和合理的資源。因此，針對MIMO系統(tǒng)的跨層設計研究，在充分利用有限無線資源的同時可以提高系統(tǒng)的性能，將有著重要的理論意義和研究價值。
　　本文針對反饋時延引起的不完全信道狀態(tài)信息（CSI），通過聯(lián)合物理層的自適應調制和數(shù)據(jù)鏈路層

2、的受限自動重傳請求，研究空時編碼的MIMO系統(tǒng)和中繼選擇的協(xié)作MIMO系統(tǒng)中基于不完全CSI的跨層優(yōu)化設計，以期更好地提高系統(tǒng)頻譜效率，為跨層設計進一步實用提供理論依據(jù)。全文的主要工作如下：
　　1、研究空時編碼的MIMO系統(tǒng)中基于不完全CSI的跨層設計,并推導了系統(tǒng)平均誤包率（PER）、平均丟包率（PLR）以及平均頻譜效率（ASE）等表達式?？紤]到反饋時延對自適應門限有影響，提出基于最大后驗概率的可變門限來進行自適應調制，仿真結

3、果表明，與傳統(tǒng)固定門限相比，此可變門限可有效減小時延對系統(tǒng)性能的影響，提高系統(tǒng)ASE，降低平均PLR。
　　2、研究不完全CSI下MIMO系統(tǒng)中結合功率分配和空時編碼的跨層優(yōu)化設計。在此研究中，以最大化系統(tǒng)ASE為優(yōu)化目標，提出一種基于最大化壓縮信噪比的次優(yōu)功率分配方案，可獲得閉式功率分配解，簡化最優(yōu)解的計算復雜度。仿真結果表明，所提方案與已有最優(yōu)功率分配方案有著相似的性能，極大地提高了系統(tǒng)ASE，實現(xiàn)了復雜度和性能的有效折中。<

4、br>　　3、研究協(xié)作式MIMO通信系統(tǒng)中跨層設計，提出了基于不完全CSI和中繼選擇的跨層優(yōu)化方案，推導了系統(tǒng)ASE和平均PER，以實現(xiàn)性能的理論評估。在此基礎上，提出基于平均PER約束的跨層優(yōu)化設計，以克服通常瞬時PER約束所帶來的性能損失。該設計通過最大化系統(tǒng)ASE來優(yōu)化自適應門限值，提出了一種聯(lián)合Lagrange乘子法和Newton法的迭代方法獲得門限值。仿真結果表明，與瞬時PER約束下的系統(tǒng)跨層設計相比，所提跨層優(yōu)化設計方案可獲