MIMO系統(tǒng)中的天線選擇和自適應(yīng)傳輸.pdf

1、多輸入多輸出(MIMO)技術(shù)在通信鏈路兩端均使用多天線，它可以極大地提高頻譜利用率和鏈路的可靠性，成為第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，并已被IEEE802.16采納，同時(shí)也納入IEEE802.11的研究范疇。目前，MIMO技術(shù)已成為移動(dòng)通信領(lǐng)域一個(gè)倍受青睞的研究方向。 早期對(duì)MIMO系統(tǒng)的研究大多基于“獨(dú)立信道”模型，而實(shí)際的MIMO信道存在空間相關(guān)性。另外，多天線增加了MIMO系統(tǒng)的復(fù)雜度及成本，制約了MIMO技術(shù)的應(yīng)用，而

2、基于相關(guān)矩陣的MIMO系統(tǒng)快速天線選擇可以有效地降低系統(tǒng)復(fù)雜度。為此，本文首先深入系統(tǒng)地研究MIMO系統(tǒng)的天線選擇問題，其主要工作包括：研究了空間相關(guān)MIMO信道及KeyholeMIMO信道下的天線選擇問題，并導(dǎo)出了相應(yīng)的誤碼率封閉表達(dá)式，導(dǎo)出了誤碼率性能緊致的上邊界表達(dá)式；同時(shí)導(dǎo)出了不同調(diào)制方式下具有天線選擇的MIMO系統(tǒng)誤碼率表達(dá)式及其相應(yīng)的緊致上邊界表達(dá)式；提出了空間相關(guān)信道條件下基于容量最大準(zhǔn)則的天線選擇算法，進(jìn)而將隨機(jī)功率分配

3、方案應(yīng)用于被選擇的天線，以此獲得最大系統(tǒng)容量并同時(shí)實(shí)現(xiàn)快速天線選擇。另外，本文還研究了具有不等功率共道干擾的MIMOMRC系統(tǒng)中斷概率性能，并導(dǎo)出了中斷容量的封閉表達(dá)式。上述理論研究結(jié)果與相應(yīng)的數(shù)值計(jì)算及其仿真結(jié)果一致。 自適應(yīng)技術(shù)能夠有效地提高M(jìn)IMO系統(tǒng)的頻譜效率以及改善鏈路通信質(zhì)量，其基本思想是在MIMO系統(tǒng)的發(fā)射端根據(jù)信道狀態(tài)動(dòng)態(tài)調(diào)整發(fā)射功率、調(diào)制方式及編碼方式等。為此本文首先研究了具有功率控制和自適應(yīng)速率調(diào)整的MIMO

4、MRC系統(tǒng)的頻譜效率及其誤碼率性能，并同時(shí)考慮了延遲反饋對(duì)系統(tǒng)頻譜效率的影響；研究了具有多用戶分集和不同傳輸方案的MIMO系統(tǒng)自適應(yīng)功率分配問題，導(dǎo)出了該方案下系統(tǒng)容量的封閉表達(dá)式。鑒于迄今為止基于不完全CSI的MIMO系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)仍然是一個(gè)公開的問題，本文研究了具有信道估計(jì)錯(cuò)誤的MIMO系統(tǒng)的發(fā)射機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)問題，其中將基于不完全CSI的MIMO系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化為具有多約束條件的、以頻譜效率最大化為準(zhǔn)則的數(shù)學(xué)優(yōu)化模型，并在約束條件下利用