MIMO系統(tǒng)線(xiàn)性預(yù)編碼算法研究.pdf

1、隨著近年來(lái)移動(dòng)通信系統(tǒng)的飛速發(fā)展，多輸入多輸出(MIMO)系統(tǒng)引起了人們的廣泛關(guān)注，這是由于MIMO系統(tǒng)在不消耗額外頻譜資源的情況下可以極大地提升系統(tǒng)性能，因此在下一代移動(dòng)通信系統(tǒng)中已經(jīng)確認(rèn)使用MIMO技術(shù)進(jìn)行傳輸。但由于多天線(xiàn)的引入也產(chǎn)生了一些不同于傳統(tǒng)單輸入單輸出(SISO)系統(tǒng)的問(wèn)題。
　　 有關(guān)文獻(xiàn)已經(jīng)證明，如果能夠在MIMO系統(tǒng)的發(fā)送端獲得信道的某些信息，就可以利用該信息對(duì)發(fā)射信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理以提高系統(tǒng)的傳輸速率和鏈路可

2、靠性。利用發(fā)送端信道狀態(tài)信息(CSIT)對(duì)發(fā)射信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理的技術(shù)也稱(chēng)為預(yù)編碼技術(shù)。本文針對(duì)MIMO系統(tǒng)中的預(yù)編碼技術(shù)主要研究了以下幾個(gè)問(wèn)題:
　　 (1)研究了大規(guī)模MIMO系統(tǒng)中低復(fù)雜度預(yù)編碼實(shí)現(xiàn)方案。傳統(tǒng)的迫零(ZF)和MMSE預(yù)編碼都需要求解矩陣的逆，而當(dāng)用維度較高時(shí)求逆運(yùn)算復(fù)雜度較高。提出了基于原有方案的低復(fù)雜度的迭代算法:首先將一個(gè)復(fù)數(shù)方程的形式轉(zhuǎn)化為實(shí)數(shù)范圍內(nèi)的凸優(yōu)化問(wèn)題，再使用基于準(zhǔn)確線(xiàn)搜索的梯度下降法來(lái)迭代搜索

3、出優(yōu)化問(wèn)題的最優(yōu)解，也就是復(fù)數(shù)方程的根。同時(shí)，說(shuō)明了該算法最終是收斂的，分析了收斂速度與系統(tǒng)的哪些參量有關(guān)。最后仿真比較了這種改進(jìn)算法的收斂速度以及復(fù)雜度，很好的證明了本章所提算法的有效性。
　　 (2)研究了MIMO廣播信道正交波束賦形問(wèn)題。在文獻(xiàn)[18]及文獻(xiàn)[52]中，前人的工作主要是基于等功率分配條件下進(jìn)行的，而實(shí)際當(dāng)中不同的功率分配方案，可以極大的提高系統(tǒng)性能。鑒于此，本文提出了基于SNR的等比例功率分配方案，在幾乎不

4、增加運(yùn)算復(fù)雜度的條件下，大幅改進(jìn)算法的性能。仿真結(jié)果表明，本文提出的功率分配方案可以提高原有的正交波束賦形方案的性能，在相應(yīng)的仿真條件下最多可以獲得4dB的增益。
　　 (3)研究MIMO中繼系統(tǒng)中的預(yù)編碼問(wèn)題。在對(duì)應(yīng)場(chǎng)景下，提出一種復(fù)雜度較低的多天線(xiàn)中繼系統(tǒng)的線(xiàn)性預(yù)編碼方案。通過(guò)仿真結(jié)果表明，提出的方案性能相比不進(jìn)行預(yù)編碼處理的方案，可以取得較高的容量增益，并且在給出的仿真參數(shù)條件下增益隨著中繼數(shù)目的增加而增加。