本文關鍵詞：高移動場景下有限反饋信道研究

  更多相關文章： 多天線系統(tǒng) 有限反饋 信道狀態(tài)信息 反饋時延 矩生成函數 信道預測

【摘要】：閉環(huán)多天線技術通過在發(fā)送端利用信道狀態(tài)信息(Channel State Information,CSI)自適應地調整發(fā)送模式,可以顯著改善多天線系統(tǒng)性能。在實際通信系統(tǒng)中,TDD系統(tǒng)可以利用上下行信道的互易性獲得CSI,但在FDD系統(tǒng)中,上下行信道采用不同的發(fā)射頻率,無法利用信道的互易性,發(fā)射機處CSI的獲得需要依靠上行有限傳輸速率的反饋鏈路獲得。本文主要研究了在無反饋時延條件下基于有限反饋的閉環(huán)多天線系統(tǒng)的性能表現,然后分析了在高移動場景下反饋時延對系統(tǒng)誤碼率的影響,證明當信道呈現快時變特性時,反饋時延會導致系統(tǒng)誤碼性能嚴重退化,在此基礎上介紹了在高移動場景下能夠有效對抗反饋時延的信道預測技術的實現過程。首先論文介紹了在文中會用到的矩陣基礎理論,然后對已有關于MIMO信道容量的理論結果進行了仿真驗證。理論推導出發(fā)射端未知CSI時MIMO系統(tǒng)的信道容量后,進一步得出在發(fā)射端具有完美CSI時系統(tǒng)容量能夠達到的峰值及功率分配方案,最后仿真驗證了CSI對系容量的顯著改善以及收發(fā)天線之間的相關性會導致系統(tǒng)容量降低。其次本文介紹了多天線技術中的空間復用技術,包括空間復用技術的基本原理及接收端對多個疊加信號的檢測技術。首先分析了ZF(Zero Forcing, ZF)檢測和MMSE(Minimum Mean Square Error, MMSE)檢測方案的檢測性能,然后推導當發(fā)射機利用CSI進行預均衡時接收信號信噪比的改善,最后仿真驗證發(fā)射端利用CSI進行預均衡比在接收端進行重疊信號檢測系統(tǒng)誤碼率要低,這是因為采用預均衡避免了噪聲增強的影響,改善了接收信號的SNR/SINR。本文的第4章分析了空間分集技術及其對CSI的利用。首先重點介紹了空-時編碼系統(tǒng)實現原理及其成對差錯概率的推導過程,并以此得出空-時編碼系統(tǒng)的碼字設計準側。分析指出當發(fā)射端利用CSI進行預編碼時,系統(tǒng)能夠獲得更小的誤碼率和更高的分集增益。最后本章簡單介紹了具有很大應用前景的發(fā)送天線選擇技術,分析指出當空時編碼系統(tǒng)與天線選擇技術相結合時,性能與采用預編碼的系統(tǒng)性能相比,誤碼率具有一定優(yōu)勢。最后本文重點分析了高移動場景下反饋時延對多天線系統(tǒng)性能的影響以及考慮信道空、時相關性的多載波信道預測技術。在反饋時延條件下,利用接收信號信噪比的矩生成函數(MGF)推導出誤碼率的表達式,仿真證明當系統(tǒng)處于高移動場景時,因信道呈現快衰落,系統(tǒng)性能因反饋時延退化嚴重。信道預測技術作為對抗反饋時延的有效措施,能夠追蹤時變信道,緩解系統(tǒng)性能的惡化程度。然而在高移動場景下,信道相干時間非常短暫,信道的時間相關性變得很弱,這時如果僅利用信道的時間相關性來預測未來時刻的信道狀態(tài),即使預測器采用較高的預測階數,依然很難達到預期的預測效果。因此,對于快時變信道,在考慮信道時間相關性的同時還應考慮信道的空間相關性。本章首先詳細介紹了考慮信道空間、時間相關性多載波信道預測方案的具體流程及可以降低計算復雜度的數據選取方案,并在此基礎上基于文獻中針對單載波的兩步信道預測方案分析了適用于MIMO多載波系統(tǒng)的兩步信道預測方案,并仿真對比了不同預測方案的均方誤差(MSE)性能及其對系統(tǒng)誤碼性能的改善。
【關鍵詞】：多天線系統(tǒng) 有限反饋 信道狀態(tài)信息 反饋時延 矩生成函數 信道預測
【學位授予單位】：西南交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN929.5
【目錄】：

• 摘要6-8
• Abstract8-10
• 符號說明10-13
• 第1章 緒論13-19
• 1.1 課題研究背景13-14
• 1.2 多天線有限反饋技術研究現狀14-17
• 1.3 本文內容安排17-19
• 第2章 MIMO系統(tǒng)的信道容量分析19-28
• 2.1 矩陣基礎理論19
• 2.2 MIMO信道模型19-20
• 2.3 確定MIMO信道容量20-23
• 2.3.1 發(fā)送端未知信道狀態(tài)信息CSI21
• 2.3.2 發(fā)送端已知信道狀態(tài)信息CSI21-23
• 2.4 隨機MIMO信道容量23
• 2.4.1 發(fā)送端未知信道狀態(tài)信息CSI23
• 2.4.2 發(fā)送端已知信道狀態(tài)信息CSI23
• 2.5 數值仿真分析23-27
• 2.6 本章小結27-28
• 第3章 CSI對空間復用系統(tǒng)性能影響分析28-36
• 3.1 系統(tǒng)模型28-29
• 3.2 無CSI反饋條件下接收端的信號檢測算法29-30
• 3.2.1 ZF檢測29
• 3.2.2 MMSE信號檢測29-30
• 3.3 發(fā)射機利用CSI進行預均衡對系統(tǒng)性能的改善30-33
• 3.3.1 ZF預均衡30-31
• 3.3.2 MMSE預均衡31-33
• 3.4 數值仿真分析33-35
• 3.5 本章總結35-36
• 第4章 CSI對空間分集系統(tǒng)性能影響分析36-47
• 4.1 CSI對空-時編碼系統(tǒng)性能影響分析36-41
• 4.1.1 系統(tǒng)模型36-37
• 4.1.2 發(fā)射端未知CSI時系統(tǒng)成對差錯概率37-39
• 4.1.3 采用預編碼的系統(tǒng)成對差錯概率與碼字設計分析39-41
• 4.2 基于完全CSI的天線選擇系統(tǒng)性能分析41-43
• 4.2.1 系統(tǒng)模型41-42
• 4.2.2 天線選擇技術與其他多天線技術的結合42-43
• 4.3 數值仿真分析43-46
• 4.4 本章總結46-47
• 第5章 高移動場景下信道預測技術研究47-70
• 5.1 反饋時延對系統(tǒng)誤碼性能影響分析47-57
• 5.1.1 系統(tǒng)模型48-50
• 5.1.2 誤碼性能分析50-54
• 5.1.3 數值仿真分析54-57
• 5.2 高移動場景下信道預測技術57-67
• 5.2.1 基于信道時間相關性的單載波預測方案57-58
• 5.2.2 基于信道空、時相關性的單載波預測技術58-59
• 5.2.3 基于信道空、時相關性的多載波信道預測技術59-65
• 5.2.4 數值仿真分析65-67
• 5.3 本章總結67-70
• 總結70-72
• 致謝72-73
• 參考文獻73-79
• 攻讀碩士學位期間完成與發(fā)表的論文及科研成果79

【參考文獻】

中國期刊全文數據庫 前1條

1 孫歡;尤肖虎;;反饋時延對閉環(huán)多天線系統(tǒng)性能的影響[J];電子與信息學報;2008年02期

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本文編號：940039