多用户MIMO-OFDM下行次优传输方案与反馈研究

论文摘要

MIMO-OFDM技术可以充分利用MIMO和OFDM的优势,被视为未来宽带无线通信系统最具潜力的一种解决方案。在多用户环境中,为了实现多用户空间复用和提取多用户分集,用户需要将信道状态信息反馈至基站。在多天线以及多载波的系统架构下,由此造成的反馈开销是极为庞大的,因此设计高效低速率的信道状态信息反馈是多用户MIMO-OFDM系统中一项非常重要的工作。在实际应用中,反馈方案与传输方案密切相关。由于最优传输方案难以应用于实际系统中,因此本文将主要研究次优传输方案和有限反馈技术。本文首先提出了一种基于波束集选择的随机波束成型传输方案。该方案保留了传统正交随机波束成型低复杂度、低反馈开销的优点,并能有效提升传统正交随机波束成型在实际用户数约束下的性能。随后,本文分析了信道估计误差对ZFBF总速率性能的影响。本文分别推导出在理想反馈和有限反馈情形下,信道估计误差造成的速率损失的上界表达式,分析结论表明,ZFBF传输方案对信道估计误差有较强的鲁棒性。本文还给出了理想反馈情形下最佳训练时隙长度的近似表达式,仿真分析也验证了该近似表达式的有效性。最后,本文提出了一种多用户MIMO-OFDM系统时域反馈方案。相比频域有限反馈方案,该方案的优点体现在两个方面:一是反馈开销远小于频域有限反馈方案;二是采用标量量化大大降低了实现复杂度。仿真结果表明,该方案能有效降低多用户MIMO-OFDM系统的反馈开销。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 MIMO-OFDM 概述
• 1.3 本文主要内容
• 1.4 数学符号说明
• 2 多用户MIMO 下行传输方案与反馈的基础理论
• 2.1 多用户MIMO 下行信道容量区域
• 2.2 波束成型
• 2.3 有限反馈技术
• 2.4 本章小结
• 3 一种基于波束集选择的随机波束成型传输方案
• 3.1 引言
• 3.2 方案提出过程
• 3.3 具体实现步骤
• 3.4 总速率性能对比
• 3.5 本章小结
• 4 信道估计误差对ZFBF 总速率性能的影响
• 4.1 引言
• 4.2 信道估计模型
• 4.3 信道估计误差对总速率性能的影响
• 4.4 进一步分析
• 4.5 仿真结果
• 4.6 本章小结
• 5 多用户MIMO-OFDM 时域反馈研究
• 5.1 引言
• 5.2 无线衰落多径信道模型
• 5.3 时域反馈方案
• 5.4 仿真结果
• 5.5 本章小结
• 6 总结和展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 下一步工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录 攻读硕士学位期间参与的科研项目与研究成果