基于壓縮感知的MIMO最優(yōu)功率分配性能分析與研究.pdf

1、隨著移動通信和無線因特網(wǎng)需求的不斷增長，對更為先進的無線傳輸技術(shù)的需求越來越大，無線通信領(lǐng)域的研究一直致力于開發(fā)具有更高頻譜利用率和更高性能的通信方式。多輸入多輸出（MIMO，Multiple-Input Multiple-Output）通信系統(tǒng)能得到遠大于傳統(tǒng)單輸入單輸出（SISO，Single-Input Single-Output）通信系統(tǒng)的容量，其原因在于發(fā)射端根據(jù)信道狀態(tài)信息（CSI，Channel State Informa

2、tion）進行了合理功率分配。目前的功率分配方法為了獲得較好的系統(tǒng)容量性能，在發(fā)射端假設(shè)完美的信道狀態(tài)信息或者通過信道估計和反饋得到部分信道狀態(tài)信息。而發(fā)射端信道狀態(tài)信息獲取方法的優(yōu)劣制約著整個無線系統(tǒng)的性能，目前存在現(xiàn)有的信道估計和反饋方法很難使發(fā)射端得到完整的信道狀態(tài)信息，并且給系統(tǒng)帶來很大開銷，不適用于實際資源受限的系統(tǒng)，高效而精確的信道狀態(tài)信息估計和反饋方案是無線網(wǎng)絡(luò)能夠提供服務(wù)質(zhì)量保障的關(guān)鍵。
　　壓縮感知（CS，Com

3、pressive Sensing）理論正是一種僅利用較少的樣本就能恢復(fù)原始信號的有效方法，所以將壓縮感知理論運用于MIMO系統(tǒng)中發(fā)射端信道狀態(tài)信息獲取階段（包含接收端的信道估計和接收端對發(fā)射端的信道反饋），利用很少的信道觀測值即可估計出CSI信息，可大大減少對信道帶寬的占用，從而提高頻譜利用率和信道狀態(tài)信息獲取性能。
　　本文提出了一種基于確定性壓縮感知觀測的MIMO系統(tǒng)功率分配方法，研究并分析了該方法的性能。首先在MIMO發(fā)射端

4、的信道狀態(tài)信息獲取中引入確定性觀測壓縮感知技術(shù)，即利用較少的觀測信息在接收端估計出近乎完整的MIMO信道沖激響應(yīng)。然后在接收端通過確定性觀測矩陣對估計出的MIMO信道沖激響應(yīng)再做觀測，反饋到發(fā)射端恢復(fù)出近乎完整的MIMO信道狀態(tài)信息；另外本文研究了確定性觀測矩陣設(shè)計方法，在保證獲取性能的前提下，降低測量矩陣構(gòu)造復(fù)雜度和方案的硬件實現(xiàn)難度。最后在發(fā)射端根據(jù)獲取的MIMO信道狀態(tài)信息選擇合適的功率分配方法，在狀態(tài)較好的信道分配較多的功率，在