本文選題：多輸入多輸出 + 有限反饋　； 參考：《電子科技大學》2014年博士論文

【摘要】：隨著無線信息服務需求的不斷增長,為了高效地利用稀缺的頻譜資源,以多輸入多輸出(MIMO)為系統(tǒng)架構的信號傳輸技術近十幾年來受到廣泛關注。理論證明MIMO系統(tǒng)較傳統(tǒng)的單輸入單輸出(SISO)系統(tǒng)能夠在不占用額外信道資源的前提下成倍提高系統(tǒng)容量,因此MIMO技術被認為是未來移動通信系統(tǒng)的關鍵技術之一。本論文分別對多用戶MIMO系統(tǒng)的預編碼算法和天線合并算法進行了研究。特別是針對實際商用無線通信系統(tǒng)中上行信道速率較低的特性,本論文研究的是基于有限反饋的閉環(huán)MIMO系統(tǒng)。本論文主要研究內容概括如下:考慮到在有限反饋MIMO系統(tǒng)中用戶的碼字搜索需要較大的運算量,本論文第二章提出了一種簡化的碼字搜索方案。碼字搜索的復雜度分為兩個部分,一個部分是對于每個碼字量化誤差的計算,另一個部分是對碼本搜索路徑的選擇。碼本搜索路徑的選擇取決于當前碼本的設計,不同的碼本的優(yōu)化方法各不相同,而當前通用的方法是在所有碼字中進行遍歷搜索。本論文提出的碼字搜索方案對碼字量化誤差的計算進行了簡化,這種簡化的計算方法可以適用于各種類型的碼本。為了保證能獲得滿復用增益,現(xiàn)有的線性預編碼算法需要相當大的反饋量。降低反饋量的一種有效方法是針對不同的場景設計特定的預編碼方案。在實際的MIMO系統(tǒng)中,1個基站同時向2個用戶發(fā)射數據是一種常見的應用場景。本論文第三章基于一個2用戶的多用戶MIMO場景,提出了一種運算復雜度低、性能較現(xiàn)有線性預編碼算法均有提升的有限反饋預編碼方案。每用戶酉速率控制(PU2RC)是基于機會通信的多用戶MIMO系統(tǒng)中最具有代表性的線性預編碼方案,在實際中也得到廣泛應用。本論文第四章針對PU2RC系統(tǒng)的固有缺陷提出了一種多模傳輸(MMT)方案并給出了使用該方案的量化碼本設計算法,該方案使用雙參數反饋使基站可以設計最優(yōu)的用戶調度方案,在保證反饋量不變的前提下增強了系統(tǒng)的魯棒性。本章還分析給出了PU2RC系統(tǒng)中每個用戶的調度前信干噪比(SINR)的概率密度函數(pdf)表達式。這個結果可以廣泛應用于PU2RC系統(tǒng)中的MMT方案以及反饋方案的設計,并且在分析過程中提出的一種降維分析算法可廣泛應用于MIMO系統(tǒng)預編碼算法的性能分析以及波束成型設計。在有限反饋多用戶MIMO系統(tǒng)中,天線合并算法是一種的重要信號檢測方案�，F(xiàn)有最優(yōu)的天線合并算法是基于大量用戶反饋后調度設計的,而最近研究證明,將有限的反饋資源分配給少量用戶是最優(yōu)的反饋資源分配策略。第五章基于這個反饋資源分配策略,提出了統(tǒng)計最優(yōu)的天線合并算法并給出了該算法的性能下界表達式,而且這種分析方法可以很容易推廣其他的MIMO應用場景中。最后一章對全文進行了簡要總結,并對未來繼續(xù)研究的方向進行了展望。
[Abstract]:With the increasing demand for wireless information services, in order to efficiently utilize the scarce spectrum resources, the signal transmission technology based on multi-input and multi-output MIMOs has been paid more and more attention in the past ten years. It is proved theoretically that the MIMO system can increase the system capacity exponentially compared with the traditional single input single output (SISO) system without taking up additional channel resources. Therefore, MIMO technology is considered as one of the key technologies in the future mobile communication system. In this paper, precoding algorithm and antenna merging algorithm for multi-user MIMO systems are studied. Especially in view of the low uplink channel rate in commercial wireless communication systems, a closed-loop MIMO system based on finite feedback is studied in this paper. The main research contents of this thesis are summarized as follows: considering that the codeword search of users in a limited feedback MIMO system requires a large amount of computation, a simplified codeword search scheme is proposed in the second chapter of this paper. The complexity of codeword search is divided into two parts, one is the calculation of quantization error for each codeword, the other is the choice of codebook search path. The choice of codebook search path depends on the current codebook design. Different codebook optimization methods are different, while the current common method is to traverse all codewords. The codeword search scheme proposed in this paper simplifies the calculation of quantization error of codewords, and this simplified method can be applied to all kinds of codebooks. In order to obtain full multiplexing gain, the existing linear precoding algorithms need a large amount of feedback. One effective way to reduce feedback is to design specific precoding schemes for different scenarios. In a practical MIMO system, it is a common application scenario that one base station transmits data to two users simultaneously. In the third chapter, based on a two-user multi-user MIMO scenario, a finite feedback precoding scheme with lower computational complexity and better performance than existing linear precoding algorithms is proposed. Unitary rate control per user (PU2RC) is the most representative linear precoding scheme for multi-user MIMO systems based on opportunistic communication. It is also widely used in practice. In the fourth chapter of this paper, we propose a multi-mode transmission scheme and a quantization codebook design algorithm based on this scheme, which makes the base station design the optimal user scheduling scheme by using two-parameter feedback. The robustness of the system is enhanced on the premise that the feedback quantity is invariant. In this chapter, the expression of probability density function (PDF) for each user before scheduling in PU2RC system is also analyzed. This result can be widely used in the design of MMT scheme and feedback scheme in PU2RC system, and a reduced dimension analysis algorithm proposed in the process of analysis can be widely used in the performance analysis and beamforming design of MIMO system precoding algorithm. Antenna merging is an important signal detection scheme in finite feedback multiuser MIMO systems. The existing optimal antenna merging algorithms are based on a large number of users' feedback post-scheduling. Recent studies have proved that allocating limited feedback resources to a small number of users is the optimal feedback resource allocation strategy. In chapter 5, based on this feedback resource allocation strategy, a statistically optimal antenna merging algorithm is proposed and the performance lower bound expression of the algorithm is given. Moreover, this analysis method can be easily extended to other MIMO application scenarios. In the last chapter, a brief summary of the whole paper is given, and the future research direction is prospected.
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TN919.3

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本文編號：1924659