MIMO系统中下行链路预编码技术的研究

论文摘要

多输入/多输出（Multiple-Input-Multiple-Output, MIMO）系统是未来宽带无线通信的关键技术,是充分利用空间资源以提高频谱效率的一个重要手段。MIMO系统的一个主要优点就是信道容量的本质提高,从而直接转化为高的数据吞吐量。另外一个优点就是显著地提高数据传输的可靠性,即低误码率。在下行链路中,为了减少码间干扰、用户间干扰、降低接收机复杂度引入了MIMO预编码概念。随着世界各国对该技术的不断研究和完善,预编码技术将成为MIMO通信系统所必须采用的关键技术。本文首先论述课题研究的背景和意义、发展历史与现状;接着深入研究MIMO系统模型、系统容量、空间分集和空间复用等基本理论知识,并在Matlab环境下对系统容量进行详细的仿真与分析,为文中预编码算法的研究奠定基础。单用户模式下,本文首先介绍预编码的系统模型,进而研究两种线性预编码方法,发送ZF预编码和发送MMSE预编码,并对发送MMSE预编码的求解过程进行详细推导;接着,着重研究奇异值分解（Singular Value Decomposition,SVD）预编码和几何均值信道分解（Geometric Mean Decomposition,GMD）预编码技术;进而基于MMSE准则的思想构造等价信道,通过对等价信道进行GMD分解获得新的预编码矩阵和均衡矩阵。在多用户模式下,文中深入分析块对角（Block Diagonal,BD）算法和BD-GMD算法,根据BD-GMD分解特点引入一种子信道排序算法,并与BD-GMD分解相结合,进而基于最小化发送功率准则获得新的预编码矩阵和均衡矩阵。在Matlab环境下,分别对文中所研究算法进行了仿真分析,具体理解每种算法的优缺点。最后,对本文主要内容和所做工作进行总结,并分析在MIMO预编码技术领域未来的工作方向。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 课题研究背景及意义
• 1.2 MIMO 技术
• 1.2.1 MIMO 优点
• 1.2.2 MIMO 现状
• 1.3 预编码研究现状
• 1.4 本论文研究内容和章节安排
• 2 MIMO 基础理论
• 2.1 引言
• 2.2 无线信道
• 2.3 MIMO 信道模型
• 2.4 MIMO 系统容量
• 2.4.1 单用户MIMO 信道容量
• 2.4.2 多用户MIMO 信道容量
• 2.5 空间分集和复用技术
• 2.6 仿真及分析
• 2.7 本章小结
• 3 单用户预编码技术研究
• 3.1 引言
• 3.2 系统模型
• 3.3 一般的线性预编码技术
• 3.3.1 发送ZF 预编码
• 3.3.2 发送MMSE 预编码
• 3.4 基于信道分解技术的预编码
• 3.4.1 SVD 预编码
• 3.4.2 GMD 预编码
• 3.5 改进的GMD 预编码方案
• 3.6 仿真及分析
• 3.7 本章小结
• 4 多用户预编码技术研究
• 4.1 引言
• 4.2 系统模型
• 4.3 BD 算法分析
• 4.4 BD-GMD 算法分析
• 4.5 基于BD-GMD 算法的预编码方案
• 4.5.1 算法提出
• 4.5.2 算法原理
• 4.6 仿真及分析
• 4.7 本章小结
• 5 结论与展望
• 5.1 本文论小结
• 5.2 研究展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录 作者在攻读学位期间发表的论文目录