高鐵基于先驗信息的MIMO有限反饋技術(shù).pdf

1、伴隨高速鐵路的迅速發(fā)展，鐵路通信技術(shù)也必須隨之發(fā)展。因此將下一代無線通信系統(tǒng)的關鍵技術(shù)應用到高鐵移動通信系統(tǒng)中勢在必行。多輸入多輸出(MIMO)是LTE系統(tǒng)的關鍵技術(shù)之一，可通過實現(xiàn)空分復用和用戶分集提高系統(tǒng)的傳輸速率和魯棒性，將是未來鐵路通信發(fā)展的主流趨勢之一。但MIMO系統(tǒng)在通信過程中需要反饋系統(tǒng)的信道狀態(tài)信息，這將會占用系統(tǒng)的頻帶資源并且降低系統(tǒng)的效率。同時，在高速鐵路場景下，由于列車的移動速度較高，將會導致MIMO系統(tǒng)的有限反饋

2、信息過時無效或信息出錯等問題，無法獲得較高的系統(tǒng)性能增益。因此，需要研究有效的方法，使有限反饋的MIMO技術(shù)適用于高鐵通信場景。
　　本文在分析了MIMO有限反饋系統(tǒng)線性預編碼與相應的用戶選擇方案在高移動場景下的性能后，總結(jié)出影響MIMO有限反饋系統(tǒng)性傳輸速率的因素，主要包括由高移動速度造成的反饋時延和影響反饋信息精確度的反饋比特數(shù)。
　　利用高鐵覆蓋呈帶狀分布的地理特點以及通過列控信息可獲的列車的位置與速度信息的條件，本文

3、提出了利用先驗信道矩陣修正反饋信道矩陣的方案和基于列車位置信息自適應調(diào)整反饋比特數(shù)的有限反饋方案。從理論分析和仿真結(jié)果中可以看出，對反饋信息進行有效修正后，系統(tǒng)的誤碼率(BER)性能和吞吐量性能均獲得有效地提升。當列車在200km/h的移動速度情況下，系統(tǒng)在30dB的信噪比(SNR)情況下，系統(tǒng)吞吐量性能獲得將近10.3％的提升，BER降低了將近一個數(shù)量級。同時在低SNR區(qū)域降低反饋比特數(shù)，高信噪比區(qū)域提升了系統(tǒng)傳輸速率性能。
　

4、　另一方面，由于多用戶MIMO有限反饋系統(tǒng)用戶選擇過程和預編碼過程所需的信道狀態(tài)信息的精確度的差異，即用戶選擇和預編碼過程量化比特數(shù)可以不同，本文據(jù)此提出一種多用戶MIMO的兩階段反饋方案，即第一階段采用低反饋比特數(shù)的每用戶酉速率控制(PU2RC)方案進行用戶選擇，第二階段使用高反饋比特數(shù)的迫零波束成形(ZFBF)進行預編碼。對該方案對傳輸sum-rate性能和反饋開銷上進行仿真和數(shù)值分析，結(jié)果表明該方案能夠在低算法復雜度情況下有效的提