本文關(guān)鍵詞：下行多用戶MIMO預(yù)編碼方法的研究與應(yīng)用，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：多輸入多輸出(Multiple Input Multiple Output,MIMO)系統(tǒng)可以在不增加時頻資源的情況下提高傳輸?shù)挠行院涂煽啃浴IMO技術(shù)應(yīng)用于無線通信的下行鏈路,基站同時為多個用戶提供服務(wù),可以大大提高系統(tǒng)的容量,而一般來講,多個用戶之間不能協(xié)作,需要在基站進(jìn)行預(yù)編碼來達(dá)到復(fù)用的目的。本文主要研究下行多用戶MIMO的預(yù)編碼技術(shù)。首先,本文研究了平坦衰落信道下的下行多用戶MIMO預(yù)編碼技術(shù)。推導(dǎo)并分析了協(xié)作和非協(xié)作下行多用戶MIMO的容量上限,并研究了各種預(yù)編碼的實現(xiàn)過程、應(yīng)用場景及信道容量。其中,迫零(Zero Forcing,ZF)和規(guī)則化信道反轉(zhuǎn)(Regularized Channel Inversion,RCI)預(yù)編碼極大簡化了接收端的處理過程,適用于每個用戶只配備一根天線的情況,但在用戶端配備了多根天線時性能較差,且有較強(qiáng)的維度限制;塊對角化(Block Diagonalization,BD)和連續(xù)最小均方誤差(Successive Minimum Mean Square Error,SMMSE)預(yù)編碼在每個用戶配備了多根天線的情況下有明顯的容量增益,且維度限制有所放寬,但當(dāng)需要服務(wù)的用戶數(shù)較多或者用戶配備的天線數(shù)目增加時,基站的天線數(shù)也要相應(yīng)增加,此時BD和SMMSE預(yù)編碼不能利用完整的信道自由度;信號泄露噪聲比(Signal-to-Leakage-and-Noise Ratio,SLNR)預(yù)編碼則很好解決了上述幾個預(yù)編碼的缺陷,不僅能在噪聲和干擾之間折衷,還能在支持最多用戶數(shù)和天線數(shù)的情況下利用完整的信道自由度;順序預(yù)編碼(Successive Precoding,SP)則在用戶的服務(wù)質(zhì)量(Quality of Service,Qo S)需求差異較大時能夠有效節(jié)約基站發(fā)射功率。接著,本文在用戶端配備多根天線的情況下,希望得到誤碼率性能優(yōu)化的預(yù)編碼方式,研究了基于最小和均方誤差(Minimum Sum Mean Square Error,Min-SMSE)準(zhǔn)則的預(yù)編碼。大多文獻(xiàn)均認(rèn)為無法從下行直接求解,需利用上下行對稱性,先進(jìn)行上行迭代求解,再等效到下行鏈路,迭代過程非常復(fù)雜且涉及到多維的凸優(yōu)化功率分配問題,本文提出了直接運用下行迭代求解的運算方法,簡化了迭代過程,且無需進(jìn)行多維的功率分配優(yōu)化。經(jīng)過仿真驗證,所提出的算法在迭代5~10次時即可收斂,復(fù)雜度降低,且能達(dá)到接近最優(yōu)的誤碼率性能。最后,本文研究了頻率選擇性衰落信道下的下行多用戶MIMO預(yù)編碼技術(shù)。利用正交頻分多路復(fù)用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)的抗頻選特性,給出了基于子載波聯(lián)合預(yù)編碼的系統(tǒng)模型,在多普勒頻移為零時,又提出了簡化的基于子載波獨立預(yù)編碼的系統(tǒng)模型,復(fù)雜度降低。仿真研究了在給出的MIMO-OFDM預(yù)編碼系統(tǒng)模型中,各種預(yù)編碼方式的誤碼率性能和復(fù)雜度,并研究了它們在有多普勒頻移的信道下的誤碼率性能。針對頻率選擇性衰落信道下,基于Min-SMSE準(zhǔn)則的預(yù)編碼方式復(fù)雜度較高的問題,提出了幾種不同的降低復(fù)雜度方式,無需在全部子載波上進(jìn)行預(yù)編碼,而通過分簇或插值的方式獲得預(yù)編碼矩陣,經(jīng)過驗證,所提出的插值方案具有較好的性能,能夠在降低復(fù)雜度的同時盡量少地?fù)p失誤碼率性能。
【關(guān)鍵詞】：MIMO 預(yù)編碼 信道容量 Min-SMSE 頻率選擇性衰落信道
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN919.3
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 本文使用的數(shù)學(xué)符號列表10-11
• 第1章 緒論11-18
• 1.1 課題來源及研究的背景和意義11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析11-17
• 1.2.1 多用戶MIMO容量分析的研究現(xiàn)狀12
• 1.2.2 MIMO預(yù)編碼技術(shù)研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.3 多用戶調(diào)度算法研究現(xiàn)狀14-15
• 1.2.4 MIMO信號檢測研究現(xiàn)狀15-16
• 1.2.5 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀簡析16-17
• 1.3 本文研究內(nèi)容及組織結(jié)構(gòu)17-18
• 第2章 下行多用戶MIMO及OFDM的理論基礎(chǔ)18-31
• 2.1 下行多用戶MIMO的系統(tǒng)模型18-20
• 2.2 下行多用戶MIMO的容量分析20-28
• 2.2.1 協(xié)作下行多用戶MIMO的容量分析20-24
• 2.2.2 非協(xié)作下行多用戶MIMO的容量分析24-28
• 2.3 OFDM的理論基礎(chǔ)28-30
• 2.4 本章小結(jié)30-31
• 第3章 平坦衰落信道下的預(yù)編碼方式及性能分析31-54
• 3.1 ZF預(yù)編碼31-33
• 3.2 RCI預(yù)編碼33-37
• 3.3 BD預(yù)編碼37-42
• 3.4 SMMSE預(yù)編碼42-45
• 3.5 SLNR預(yù)編碼45-51
• 3.5.1 單數(shù)據(jù)流的SLNR預(yù)編碼46-49
• 3.5.2 多數(shù)據(jù)流的SLNR預(yù)編碼49-51
• 3.6 SP預(yù)編碼51-53
• 3.7 本章小結(jié)53-54
• 第4章 Min-SMSE準(zhǔn)則下的預(yù)編碼以及預(yù)編碼在頻率選擇性衰落信道下的應(yīng)用54-77
• 4.1 Min-SMSE準(zhǔn)則下的預(yù)編碼方法54-61
• 4.1.1 利用上下行對稱性的Min-SMSE準(zhǔn)則最優(yōu)預(yù)編碼54-57
• 4.1.2 下行直接求解的Min-SMSE準(zhǔn)則次優(yōu)預(yù)編碼57-59
• 4.1.3 仿真結(jié)果及分析59-61
• 4.2 頻率選擇性衰落信道下行多用戶MIMO系統(tǒng)模型61-66
• 4.2.1 基于子載波聯(lián)合預(yù)編碼的多用戶MIMO-OFDM系統(tǒng)模型61-64
• 4.2.2 基于子載波獨立預(yù)編碼的多用戶MIMO-OFDM系統(tǒng)模型64-66
• 4.3 不同預(yù)編碼方式在頻率選擇性衰落信道下的應(yīng)用66-72
• 4.4 頻率選擇性衰落信道下降低復(fù)雜度的Min-SMSE準(zhǔn)則預(yù)編碼72-76
• 4.5 本章小結(jié)76-77
• 結(jié)論77-79
• 參考文獻(xiàn)79-83
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其他成果83-85
• 致謝85

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