【摘要】：伴隨“互聯(lián)網(wǎng)+”時代的到來,無線多媒體通信業(yè)務(wù)類型逐漸豐富,人們對無線數(shù)據(jù)傳輸能力也提出了越來越高的要求。節(jié)省無線頻譜資源,發(fā)展高頻譜效率的無線傳輸技術(shù)成為未來寬帶無線移動通信系統(tǒng)中亟待解決的熱點問題之一。基于無線鏈路的廣播本質(zhì),物理層多播是一種能夠在基站端將系統(tǒng)中各用戶所需要的公共信息進行并發(fā)傳輸?shù)挠行Х绞�。為了進一步改善物理層多播系統(tǒng)的頻譜效率,提升鏈路傳輸質(zhì)量,基站端和用戶端通常配置為多輸入多輸出(MIMO)傳輸模式。在這種框架下,如何利用波束賦形和預(yù)編碼技術(shù)進行收發(fā)信機設(shè)計,進而有效提高物理層多播系統(tǒng)的頻譜效率和用戶服務(wù)質(zhì)量,是本文關(guān)注的重點內(nèi)容。假設(shè)基站端己知用戶完整信道狀態(tài)信息(CSI)時,本文首先基于物理層單組多播和多組多播兩種通信場景,開展了如下兩項研究工作：(1)針對頻率選擇性衰落信道,基于有限脈沖響應(yīng)-最小均方誤差-判決反饋均衡(FIR-MMSE-DFE)接收機,分析研究了物理層單組多播預(yù)編碼器,旨在解決最大化系統(tǒng)可達速率以及優(yōu)化數(shù)據(jù)流間平衡性兩個問題。對于問題一,提出一種基于迭代優(yōu)化的FIR預(yù)編碼器設(shè)計方法,理論分析和仿真實驗驗證了該方法的收斂性及其計算復(fù)雜度,且可達速率性能近似最優(yōu)；為了解決問題二,在推導(dǎo)出用戶端各數(shù)據(jù)流信干噪比(SINR)表達式和均方誤差(MSE)矩陣的基礎(chǔ)上,設(shè)計了一種高效的酉預(yù)編碼器。仿真實驗結(jié)果表明,所提物理層多播預(yù)編碼方法具有優(yōu)于其它已有算法的誤碼率(BER)性能。(2)針對頻率選擇性衰落信道,為求解服務(wù)質(zhì)量(QoS)和最大最小公平(MMF)兩類問題,設(shè)計了物理層多組多播波束賦形算法。對于QoS問題,分別提出了基于時域和頻域的兩種低復(fù)雜度波束賦形算法,并理論分析了兩種算法中的核心參數(shù)與性能、復(fù)雜度之間的聯(lián)系：對于MMF問題,首先推導(dǎo)證明了它與QoS問題之間的關(guān)系,而后利用這一關(guān)系來設(shè)計了相應(yīng)時域和頻域的算法。仿真結(jié)果表明,所提的兩種波束賦形算法可以在性能損失很小的前提下大幅度降低算法復(fù)雜度。在完成上述兩項工作的基礎(chǔ)上,本文還進一步考慮了基站端只能獲取用戶部分信道狀態(tài)信息時的物理層多組多播傳輸?shù)膬?yōu)化設(shè)計問題。在這種更一般、更貼近實際通信場景的假設(shè)下,主要開展了下面的研究工作：(3)針對頻率平坦衰落信道,考慮了部分反饋模式下物理層多組多播波束賦形設(shè)計問題。在定義了用戶準確信道方向信息(CDI)與所選取碼本之間的誤差角度之后,理論推導(dǎo)了各用戶SINR在該定義下的下界：然后根據(jù)該下界構(gòu)建QoS問題,提出了基于半定松弛(SDR)和凸優(yōu)化近似的兩種迭代算法,并分析對比了它們的復(fù)雜度。為進一步優(yōu)化反饋資源的分配,基于系統(tǒng)中的瓶頸用戶對性能的影響遠高于其余用戶這一特性,提出了一種分步反饋的方案。通過仿真實驗,驗證了所提出的兩種波束賦形算法性能較好、復(fù)雜度較低：分步反饋方法能夠優(yōu)化系統(tǒng)資源的分配方式、進而能有效提高系統(tǒng)性能。
[Abstract]:With the arrival of the 鈥淚nternet +鈥，

本文編號：2378672