MIMO通信系統(tǒng)中線性離散碼研究.pdf

1、線性離散碼(Linear Dispersion Codes，LDCs)是近年來提出的一種新型空時(shí)編碼方法，它在MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)無線通信系統(tǒng)中的應(yīng)用及其增強(qiáng)技術(shù)是本文研究的主要問題。本文首先對有限反饋條件下的線性離散碼系統(tǒng)進(jìn)行建模，在此基礎(chǔ)上從單用戶MIMO系統(tǒng)，多用戶MIMO系統(tǒng)以及新型MIMO小區(qū)三種無線通信系統(tǒng)的角度來論述線性離散碼在未來移動通信系統(tǒng)中的應(yīng)用。 本文首先

2、提出一種帶有限反饋的線性離散碼系統(tǒng)傳輸模型，研究MIMO系統(tǒng)中，在無差錯(cuò)且有限速率反饋信道條件下，線性離散碼的設(shè)計(jì)與發(fā)射碼本選擇準(zhǔn)則。其基本思想是在發(fā)射端和接收端都存儲一個(gè)有限的線性離散碼本集合，接收機(jī)首先根據(jù)信道變化和代價(jià)函數(shù)最小化準(zhǔn)則，選擇出最優(yōu)的線性變換矩陣，并將對應(yīng)的碼本序號反饋給發(fā)射端。發(fā)射端則按照此最優(yōu)矩陣進(jìn)行線性離散碼的編碼與傳輸。數(shù)值仿真結(jié)果表明，在3發(fā)2收MIMO系統(tǒng)中，使用較低復(fù)雜度的線性接收機(jī)，只需要3-4，比特的

3、反饋就可以達(dá)到最大似然(ML)接收機(jī)的性能。 基于單用戶MIMO小區(qū)中的有限反饋線性離散碼系統(tǒng)，本文還提出基于格拉斯曼子空間壓縮理論的碼本設(shè)計(jì)方法。該方法在經(jīng)典的BLAST最優(yōu)壓縮的基礎(chǔ)上，通過簡單的數(shù)學(xué)變換，映射到最優(yōu)的有限反饋LDCs碼本。該設(shè)計(jì)方法，可以保證有限集中各元素的最小距離最大化。特別地，對2發(fā)2收MIMO系統(tǒng)，如果反饋比特為4，所提方案與最優(yōu)預(yù)編碼碼本表現(xiàn)出相近的性能；相比于隨機(jī)搜索碼本，表現(xiàn)出明顯的性能增益。

4、 另外，在單用戶MIMO系統(tǒng)中，本文還提出了一種基于線性離散碼的發(fā)射天線選擇(LDC-TAS)方案。在準(zhǔn)靜態(tài)信道環(huán)境下，本文比較了所提方案的三種天線選擇準(zhǔn)則：最大信道增益準(zhǔn)則，最大容量準(zhǔn)則和最大化最小后驗(yàn)SNR準(zhǔn)則。在不同的調(diào)制方式環(huán)境下，最大化最小后驗(yàn)SNR準(zhǔn)則比其他兩種準(zhǔn)則表現(xiàn)出更好的性能。在相同的頻譜效率下，與BLAST-TAS相比，所提方案表現(xiàn)出明顯的分集增益；在低信噪比環(huán)境下，與STBC-TAS相比，仍有一定的性能增益。

5、 在多用戶MIMO系統(tǒng)中，本文基于線性離散碼，提出一種適合于上行多用戶MIMO系統(tǒng)的線性離散多址接入(LDDMA)方案．在這種新穎的多址方案中，每個(gè)用戶的信息符號通過用戶識別矩陣在空時(shí)二維擴(kuò)展。文章基于容量最大準(zhǔn)則，提出一種簡單的隨機(jī)搜索算法來生成用戶識別矩陣集合。相比于傳統(tǒng)的BLAST系統(tǒng)和時(shí)分LDCs系統(tǒng)，在不同天線配置下，LDDMA系統(tǒng)表現(xiàn)出極大的增益。針對LDDMA系統(tǒng)，本文還研究在線性迫零接收機(jī)條件下，多用戶選擇分集與

6、調(diào)度算法。對于用戶子集選擇算法，遍歷搜索是最優(yōu)的，但它所引起的繁重的計(jì)算復(fù)雜度，很難在實(shí)際中應(yīng)用?；诖丝紤]，本文提出三種次優(yōu)的貪婪選擇準(zhǔn)則。另外，本章還提出一種推廣的調(diào)度算法：針對不同用戶的信道特性，一個(gè)用戶可以被分配到若干個(gè)用戶識別矩陣，或者完全不被激活。仿真結(jié)果表明：最大最小后驗(yàn)SNR準(zhǔn)則可以提供較好的BER性能。 最后，本文討論了新型無線通信小區(qū)結(jié)構(gòu)中三種空時(shí)編碼的性能比較與分析。分析了三種空時(shí)編碼方法：正交空時(shí)分組碼，