MIMO系统的预编码技术研究

论文摘要

多天线（MIMO）系统的预编码技术,利用信道状态信息,使发射信号和空间信道相匹配,可以有效的对抗信道衰落,提高多天线系统的误码率性能和频谱利用效率,已成为当前及未来无线通信关键技术的研究热点。MIMO系统预编码技术研究的内容,包括预编码准则设计、有限反馈预编码技术、码本设计方法等等。本文在研究已有成果的基础上,对MIMO-OFDM系统减少预编码反馈信息量的算法进行了改进,并在预编码的交叉技术领域,提出了一种针对4发2收系统的MIMO-HARQ技术方案。本文首先介绍了预编码技术的相关背景,包括MIMO系统和空时编码技术,空间复用系统和空时分层结构等等。在此基础上,详细介绍了MIMO系统预编码技术的原理,预编码准则和有限反馈预编码技术。其次,基于码本搜索反馈预编码技术,研究了码本设计方法和MIMO-OFDM系统减少预编码反馈信息量的算法,提出了一种减少预编码反馈信息量的改进方法。理论分析和计算机仿真证明,改进方法可以在不降低误码率性能的情况下,把反馈信息量降低到原来的50%左右。再次,对预编码的交叉技术领域MIMO-HARQ进行了研究。详细研究了类预编码的Basis Hopping MIMO-HARQ技术。针对4发2收空间复用系统,提出了一种MIMO-HARQ技术方案。该方案利用相位旋转实现发射分集,理论分析和计算机仿真显示,可以更好的获取空间分集和重传时间分集增益,误帧率性能有12.5dB的改善。最后,进一步研究了多用户MIMO预编码技术。介绍了PU2RC多用户预编码方法和Household预编码码本设计方法。研究了一种PU2RC的改进方法,该方法在系统容量性能上获得了近1dB的增益。预编码技术是目前无线通信领域的研究热点,部分技术方案已写入3GPP LTE演进系统的技术规范。有关预编码技术的研究还可以不断的扩展,多用户MIMO系统预编码技术的研究还有待进一步的深入,如何在蜂窝移动通信系统中发挥预编码技术的优势,实现对无线资源的最优化调度是很有潜力的研究方向。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 MIMO 系统和空时编码技术
• 1.1.1 MIMO 系统
• 1.1.2 空时编码技术
• 1.2 预编码技术简述
• 1.3 研究现状分析
• 1.4 本文所做工作和内容安排
• 第2章 空间复用和预编码技术
• 2.1 空间复用和分层空时码
• 2.1.1 空间复用
• 2.1.2 分层空时码
• 2.1.3 空时分层码接收机
• 2.2 空间复用系统的预编码技术
• 2.2.1 系统模型
• 2.2.2 预编码准则
• 2.2.3 有限反馈预编码技术
• 2.3 本章小结
• 第3章 基于码本搜索反馈的预编码技术
• 3.1 码本设计
• 3.1.1 矢量量化码本设计
• 3.1.2 3GPP LTE 码本设计
• 3.2 MIMO-OFDM 系统的预编码技术
• 3.2.1 OFDM 系统简介
• 3.2.2 减少 MIMO-OFDM 系统预编码反馈信息量的算法
• 3.3 基于奇异值分解减少反馈信息量的方法
• 3.4 本章小结
• 第4章 空间复用系统的 HARQ 技术
• 4.1 HARQ 技术
• 4.1.1 HARQ 简介
• 4.1.2 MIMO-HARQ 结构
• 4.2 BASIS HOPPING MIMO-HARQ 技术
• 4.2.1 MIMO-HARQ 接收端合并方法
• 4.2.2 Basis Hopping MIMO-HARQ 技术
• 4.3 4 发2 收 MIMO 系统的 MIMO-HARQ 设计
• 4.4 本章小结
• 第5章 多用户 MIMO 系统的预编码技术
• 5.1 DIRTY PAPER问题
• 5.2 多用户 MIMO 系统的预编码方法
• 5.2.1 系统模型
• 5.2.2 PURC 多用户 MIMO 预编码方法
• 5.2.3 PURC 多用户 MIMO 预编码的改进方法
• 5.3 HOUSEHOLD 预编码码本设计方法
• 5.4 本章小结
• 第6章 结束语
• 6.1 全文总结
• 6.2 进一步研究展望
• 参考文献
• 附录一 波束形成码本
• 附录二 Basis Hopping MIMO-HARQ 分集增益讨论
• 致谢
• 攻读学位期间发表或录用的学术论文目录
• 攻读学位期间申请的专利