MIMO系统中的有限反馈方案研究

论文摘要

由于MIMO能做到在不增加带宽以及功率的前提下使系统容量成倍的增长并使得信道可靠性得到显著的改善,因此,MIMO被公认为是一个可以有效的提高频谱利用率、缓解频谱资源紧缺同时提供高速的业务支持的关键技术。近几年来,多用户多输入多输出系统尤其是多用户分集增益的实现成为研究的热点。在此,本文开展了对多用户多输入多输出系统中的有限反馈问题的研究。由于信道状态信息（CSI）包括信道质量信息（CQI）和信道方向信息（CDI）,因此,本文分别研究了CQI和CDI的有限反馈技术。在CQI模型中,主要介绍了1bit反馈法。所谓1bit反馈法,是指在MIMO-OFDMA系统中,在每个子信道上,用户通过反馈1比特信息来指示是否超过预定反馈门限值。虽然1bit反馈法能够有效地降低反馈量,但是会引起不可忽视的系统容量的损失。在CDI模型中,反馈量主要是通过使用量化码本来降低的,即先定义一个发射端和接收端都知道的预编码矩阵集——即为码本（在移动终端处可以得到预编码矩阵）,在移动终端从码本里选出最适合的矩阵之后,仅需将该矩阵在码本里的序号（索引）反馈回BS。为了弥补1bit反馈法造成的系统容量损失,本文还研究了基于多级门限的反馈法的两种方案。其中,方案一的反馈量明显小于方案二的反馈量,然而,方案一会带来反馈时延。仿真结果表明,基于多门限的反馈法造成的系统容量损失明显小于1bit反馈法造成的系统容量损失。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 移动通信发展历程
• 1.2 MIMO无线通信系统
• 1.2.1 MIMO系统模型
• 1.2.2 MIMO信道的容量
• 1.2.2.1 静态信道
• 1.2.2.2 衰落信道
• 1.3 自适应资源分配
• 1.4 正交频分复用
• 1.4.1 OFDM技术的主要思想
• 1.4.2 OFDM的优缺点
• 1.5 有限反馈技术研究意义
• 1.6 本文组织架构
• 第2章 MIMO系统中的预处理技术
• 2.1 预编码技术
• 2.1.1 块对角化
• 2.1.2 基于码本的预编码技术
• 2.2 波束成形
• 2.3 本章小结
• 第3章 有限反馈技术
• 3.1 CQI反馈模型
• 3.1.1 数据压缩法
• 3.1.2 量化法
• 3.1.3 选择反馈法
• 3.1.4 1bit反馈算法
• 3.1.4.1 1bit反馈法的研究历史
• 3.1.4.2 系统模型
• 3.1.4.3 完全CSI反馈的系统吞吐量
• 3.1.4.4 1bit反馈法
• 3.2 CDI反馈模型
• 3.2.1 随机矢量量化（Random Vector Quantization, RVQ）
• 3.2.2 格拉斯曼码本（Grassmannian）
• 3.2.2.1 Grassmannian线性封装（Grassmannian Line Packing）
• 3.2.2.2 Grassmannian子空间封装（Grassmannian Subspace Packing）
• 3.2.2.3 Grassmannian有限反馈波束成形
• 3.2.3 DFT码本
• 3.2.4 基于门限的CDI反馈法
• 3.3 本章小结
• 第4章 改进的有限反馈技术
• 4.1 引言
• 4.2 几种有限反馈技术的比较
• 4.2.1 1bit反馈法的系统容量和反馈量
• 4.2.2 基于多级门限反馈法的容量和反馈量
• 4.2.2.1 方案一
• 4.2.2.2 方案二
• 4.2.3 数值仿真
• 4.3 本章小结
• 第5章 结束语
• 5.1 全文总结
• 5.2 工作展望
• 致谢
• 参考文献