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移动通信中MIMO预编码技术研究

作　者: 李斌
导　师: 杨鸿文
学　校: 北京邮电大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 预编码 信道状态信息 自适应 信号检测 码本
分类号: TN929.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 143次
引　用: 2次
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内容摘要


预编码技术就是在发射端根据已知的信道状态信息,设计一种预处理操作来去除接收信号中天线之间或用户之间的干扰,以及做自适应的处理来提升系统的性能。这样做的好处是一方面可以简化接收端的信号处理,另一方面可以利用自适应来提升性能。本文主要讨论了在发射端如何实现通过预编码来去除干扰。在单用户MIMO的环境中,预编码的主要任务是去除天线之间的干扰,以及根据信道状态信息做自适应。实现预编码有两种思路,一种是接收端把传统的用户信号检测,应用到发射端；另一种是通过分解信道矩阵,把MIMO信道分解成独立平行的子信道。对于第一种方法,信号检测和预编码本质上是一样的,都是根据信道状态信息去除干扰,所以这种方法可以有效地去除干扰,简化了接收端的信息处理。第二种方法一般需要发射端和接收端的联合处理。这种方法依赖于矩阵分解的方法,在接收端分解信道矩阵,然后把其中的一个酉矩阵反馈回发射端,发射端把数据矢量右乘该矩阵,得到发射信息。接收端再对信息做均衡和去除干扰的操作。在发射端还可以自适应的选择子信道,或者功率分配来降低误码率或增加系统容量等。由于在实际应用中,反馈完美的信道状态信息需要占用极多的信道资源,因此如何减少预编码的反馈量成为一个重要的研究方向。种很有效的方法就是基于码本的设计。首先构造一组码字存储在收发端,然后接收端通过性能准则选择一个码字,并把该码字的序号反馈给发射端。合理设计的码本可以减少性能的损失。在蜂窝通信系统中,往往是多用户MIMO的情况,比如基站同时和多个用户通信,而且要在相同的频带上。和单用户MIMO不同的是,多用户MIMO存在用户之间的干扰,且用户之间不能协作。因此发射端预编码的任务就是去除用户之间和天线之间的干扰。大多数单用户预编码的方法经过合理的修改后,可以通过推广到多用户预编码。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章 绪论  9-18
  1.1 无线通信系统的演进  9-12
    1.1.1 第1代无线通信系统  9-10
    1.1.2 第2代无线通信系统  10-11
    1.1.3 第3代无线通信系统  11-12
    1.1.4 第4代无线通信系统  12
  1.2 MIMO技术介绍  12-16
    1.2.1 MIMO技术的发展历程  13
    1.2.2 MIMO技术的原理  13-14
    1.2.3 MIMO研究现状及应用  14-16
  1.3 论文结构和内容安排  16-18
第二章 MIMO系统及预编码技术简介  18-29
  2.1 无线信道模型  18-22
    2.1.1 无线信道的特性  18-20
    2.1.2 单用户的信道模型  20-22
    2.1.3 多用户的信道模型  22
  2.2 MIMO系统容量  22-26
  2.3 预编码技术介绍  26-28
  2.4 本章小结  28-29
第三章 线性预编码  29-42
  3.1 线性预编码的系统模型  29-30
  3.2 基于性能优化的线性发射滤波器的设计  30-33
    3.2.1 匹配发射滤波器  30
    3.2.2 迫零发射滤波器  30-31
    3.2.3 维纳发射滤波器  31-32
    3.2.4 仿真结果  32-33
  3.3 基于分解的线性预编码  33-40
    3.3.1 基于奇异值分解的预编码  34-35
    3.3.2 基于几何均值分解的预编码  35-37
    3.3.3 基于SVD的有限反馈预编码  37-40
  3.4 本章小结  40-42
第四章 非线性预编码  42-49
  4.1 TOMLINSON-HARASHIMA预编码  42-45
    4.1.1 ZF—THP  43-44
    4.1.2 MMSE—THP  44-45
  4.2 优化排序的TH预编码  45-47
    4.2.1 优化排序的系统结构  45-46
    4.2.2 优化排序的算法  46-47
  4.3 仿真结果  47-48
  4.4 本章小结  48-49
第五章 多用户MIMO预编码  49-64
  5.1 多用户MIMO预编码技术简介  49-50
  5.2 多用户MIMO系统模型  50-52
  5.3 信道求逆预编码  52-53
  5.4 块对角化预编码  53-57
    5.4.1 容量优化的注水法功控  54-55
    5.4.2 用户公平的注水法功率分配  55-56
    5.4.3 连续优化的块对角化预编码  56-57
  5.5 基于几何均值分解的预编码  57-58
  5.6 TOMLINSON-HARASHIMA预编码  58-63
    5.6.1 连续优化的TH预编码  60-61
    5.6.2 优化排序的TH预编码  61-63
  5.7 本章小结  63-64
第六章 总结与展望  64-66
  6.1 全文总结  64
  6.2 下一步的工作  64-66
参考文献  66-69
致谢  69-70
作者攻读硕士学位期间发表的学术论文目录  70

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线通信 > 移动通信
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