單用戶MIMO通信系統(tǒng)中的預(yù)編碼技術(shù)研究.pdf

1、為迎接無(wú)線通信系統(tǒng)中不斷增長(zhǎng)的高數(shù)據(jù)率需求的挑戰(zhàn),一個(gè)重要的努力是使用多天線通信系統(tǒng)。即在衰落環(huán)境中,通過(guò)在發(fā)射端和接收端都使用多個(gè)天線(MIMO),來(lái)提高無(wú)線鏈路的可靠性和傳輸數(shù)據(jù)率。 目前已經(jīng)證明在發(fā)射端和接收端都完全已知信道狀態(tài)信息的情況下,MIMO系統(tǒng)的容量與發(fā)射端和接收端天線數(shù)目的最小值成正比。但是,當(dāng)發(fā)射端不能完全已知信道狀態(tài)信息時(shí),系統(tǒng)的容量會(huì)受到影響。在實(shí)際的傳輸系統(tǒng)中,由于信道的快速變化、傳輸時(shí)延或信道估計(jì)誤差

2、等多種因素的影響,發(fā)射端很難得到完整的信道狀態(tài)信息。這時(shí)可以通過(guò)反饋的信道統(tǒng)計(jì)信息(如均值、協(xié)方差信息)來(lái)優(yōu)化發(fā)射策略。 預(yù)編碼技術(shù)(precoding)是利用信道的狀態(tài)信息(CSI),在發(fā)射端調(diào)整發(fā)射策略,接收端進(jìn)行均衡,從而提高M(jìn)IMO系統(tǒng)的性能,是當(dāng)前MIMO技術(shù)研究的一個(gè)熱點(diǎn)。 本文主要研究單用戶情況下,系統(tǒng)在發(fā)射端完全已知信道狀態(tài)信息或具有部分信道狀態(tài)信息(統(tǒng)計(jì)信息)時(shí),如何利用預(yù)編碼來(lái)優(yōu)化系統(tǒng)性能。

3、首先介紹MIMO技術(shù)的應(yīng)用背景和意義,以及MIMO技術(shù)的研究現(xiàn)狀。 接著介紹無(wú)線信道的特點(diǎn),其中包括移動(dòng)無(wú)線信道的特性、幾種常見(jiàn)的接收信號(hào)的包絡(luò)分布,這些特點(diǎn)是MIMO技術(shù)研究的基礎(chǔ)。 在第三章中,我們根據(jù)發(fā)射端可以獲得的信道信息的不同,以及空間相關(guān)性等因素的影響,研究了單用戶MIMO通信系統(tǒng)的信道容量。 接著我們研究了發(fā)射端完全已知信道狀態(tài)信息時(shí)的最優(yōu)編解碼方案,這種情況下得到的性能是最優(yōu)的,將作為其它預(yù)編碼方

4、案的性能結(jié)果的一個(gè)參考基準(zhǔn)。主要是利用凸優(yōu)化的知識(shí)研究系統(tǒng)性能的代價(jià)函數(shù),從而能夠在一個(gè)統(tǒng)一的框架下研究在總功率受限和峰值功率受限兩種情況下,最優(yōu)預(yù)編碼和均衡方案。并給出各種代價(jià)函數(shù)設(shè)計(jì)的收發(fā)器性能比較的仿真結(jié)果同時(shí),本文研究了更實(shí)際的情況,即由于接收端到發(fā)射端的反饋鏈路的容量限制,發(fā)射端只能獲得信道的部分狀態(tài)信息(CSI)時(shí)的預(yù)編碼。首先引入凈數(shù)據(jù)率的概念,來(lái)研究反饋開(kāi)銷和性能增益之間的平衡關(guān)系。本文根據(jù)扁平衰落瑞利信道的特點(diǎn),將這種