無線MIMO-OFDM通信系統(tǒng)中線性預(yù)編碼技術(shù)研究.pdf

1、多天線(Multiple Input Multiple Output，MIMO)系統(tǒng)利用多根發(fā)射接收天線來收發(fā)數(shù)據(jù)，可以有效地抑制信道多徑衰落，在不增加系統(tǒng)帶寬和天線發(fā)射功率的前提下，使得信道容量隨著天線數(shù)量(最小發(fā)射，接收天線數(shù))線性增大，從而提高頻譜利用率。因此MIMO技術(shù)已經(jīng)成為下一代(B3G)或第四代(4G)移動通信的核心技術(shù)。 但MIMO技術(shù)只能抵抗信道的多徑衰落，在面對頻率選擇性衰落時，不能抵抗符號間干擾(Inter

2、 Symbol Interference，ISI)。因此在在遭遇頻率選擇性衰落信道時，多使用正交頻分復(fù)用多載波調(diào)制技術(shù)(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)。因為OFDM技術(shù)與MIMO相比具有更高的頻譜利用率，以及抗多徑衰落的能力，OFDM技術(shù)已成為未來移動通信的另一項關(guān)鍵物理層技術(shù)。 線性預(yù)編碼技術(shù)(Linear Precoding)在信號發(fā)送之前，利用發(fā)射端獲得的信

3、道信息(Channel State Information，CSI)對信號進行預(yù)處理，可對信道進行均衡，甚至在發(fā)射端得到信道的完美信道信息時，能夠?qū)⑿诺榔叫谢?，從而可有效地提高系統(tǒng)容量、可靠性或小區(qū)天線的覆蓋半徑等。由于預(yù)編碼技術(shù)多用于基站到用戶的下行鏈路，預(yù)編碼算法只在基站使用，因此能夠降低終端的解碼復(fù)雜度，提高其電池續(xù)航時間。因此在MIMO OFDM系統(tǒng)中結(jié)合使用預(yù)編碼技術(shù)已經(jīng)作為第三代移動通信伙伴計劃(3rd Generation

4、 Partnership Project，3GPP)中長期演進計劃(Long Term Evolution，LTE)中的一項核心技術(shù)。 第二章介紹了預(yù)編碼技術(shù)所使用信道信息的獲取方式，預(yù)編碼系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以及預(yù)編碼器的設(shè)計準(zhǔn)則。但由于MIMO系統(tǒng)的信道信息通常包含信道衰落矩陣的幅值和相位信息，特別結(jié)合使用OFDM技術(shù)之后，造成其反饋量巨大而無法在實際系統(tǒng)中應(yīng)用。因此本文著重介紹了能夠使用較少反饋量的有限反饋的預(yù)編碼算法。 第三

5、章介紹了一種利用OFDM系統(tǒng)中相鄰子載波間頻率響應(yīng)相關(guān)性壓縮反饋量的子空間跟蹤算法。在對子空間跟蹤算法分析后，提出了一種旋轉(zhuǎn)碼本設(shè)計的預(yù)編碼碼本設(shè)計方法。這種改進的碼本設(shè)計方法可以有效地提高子空間跟蹤算法性能。 第四章在對子空間跟蹤算法影響性能關(guān)鍵步驟進行數(shù)學(xué)分析，提出了一種新型的跟蹤距離，該距離可以使得子空間跟蹤算法所包含的預(yù)編碼矩陣更接近最優(yōu)的預(yù)編碼矩陣，從而提高子空間跟蹤算法的性能。 由于信道在相關(guān)時間內(nèi)的同樣具有