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文檔簡(jiǎn)介
1、多天線系統(tǒng)以其利用空間資源的獨(dú)特優(yōu)勢(shì),成為無(wú)線通信近十多年的研究熱點(diǎn)。由于多天線能夠在有限的時(shí)頻資源下,獲得更高的通信速率和可靠性,MIMO(Multiple Input Multiple Output)技術(shù)已經(jīng)成為新一代移動(dòng)通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)IMT-Advanced中的核心物理層技術(shù)之一。MIMO系統(tǒng)中的預(yù)編碼和用戶調(diào)度技術(shù)是近幾年發(fā)展最快的分支,從理論研究到工業(yè)標(biāo)準(zhǔn),重點(diǎn)都已從針對(duì)單小區(qū)單用戶系統(tǒng),轉(zhuǎn)移到單小區(qū)多用戶系統(tǒng),以至多小區(qū)多用戶
2、系統(tǒng)中的空時(shí)頻多維預(yù)編碼及用戶調(diào)度技術(shù)的研究。
本論文以矩陣分析、信息論及信號(hào)處理理論為主要工具,針對(duì)多用戶MIMO系統(tǒng)下行鏈路中,特別是在發(fā)射端僅僅擁有各個(gè)用戶有限的信道狀態(tài)信息的條件下,基站如何進(jìn)行用戶調(diào)度,如何合理地設(shè)計(jì)各個(gè)用戶的預(yù)編碼等問(wèn)題展開(kāi)研究。研究的目標(biāo)為降低不同用戶間的共信道干擾,降低不同小區(qū)間的多小區(qū)干擾,并且最大化各個(gè)用戶自身的等效信道增益。最終通過(guò)合理的通信機(jī)制和優(yōu)化的信號(hào)設(shè)計(jì),提高系統(tǒng)級(jí)的指標(biāo),如系
3、統(tǒng)的和容量或誤碼率。鑒于實(shí)際工程的可行性,提出方法也綜合考慮了系統(tǒng)性能和復(fù)雜度的合理折中,以及現(xiàn)有無(wú)線通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)3GPP LTE中的一些因素。全文主要內(nèi)容如下:
第一章介紹了MIMO預(yù)編碼及用戶調(diào)度技術(shù)的研究背景,主要包括和本文工作密切相關(guān)的概念介紹和分類。
第二章提出了一種基于信號(hào)泄漏噪聲比(Signal to Leakage plus Noise Ratio,SLNR)的用戶調(diào)度算法。在該算法中,決定某
4、用戶是否被服務(wù)是依據(jù)SLNR指標(biāo),而不是傳統(tǒng)的信干噪比(Signal to Interference plus Noise Ratio,SINR)。SLNR指標(biāo)兼顧了各用戶自己信道增益大以及對(duì)其它用戶的干擾小兩方面的優(yōu)勢(shì),用于用戶調(diào)度可以提高系統(tǒng)的和容量。根據(jù)系統(tǒng)的待選用戶數(shù)是稍大于還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于發(fā)射天線數(shù),提出了兩種具體的調(diào)度算法。所提出的算法可以在完美信道信息以及有限反饋的信道信息下使用。第二章還從理論上分析了多用戶MIMO系統(tǒng)中,收
5、發(fā)天線數(shù)、待選用戶數(shù)、每用戶的反饋比特?cái)?shù)等關(guān)鍵參數(shù)對(duì)系統(tǒng)和容量的影響。在高信噪比和待選用戶數(shù)很大的情況下,給出了為保持一定的和容量,上述參數(shù)之間需要滿足的關(guān)系式。該分析結(jié)果可以作為系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)的一個(gè)參考準(zhǔn)則。
第三章提出了一種有限反饋信道信息下的用戶調(diào)度和預(yù)編碼的聯(lián)合優(yōu)化設(shè)計(jì)。在提出的方法中,以基站和用戶預(yù)存的碼本為基礎(chǔ),利用用戶反饋的碼字序號(hào)、等效信道增益和量化誤差,實(shí)時(shí)地計(jì)算新的預(yù)編碼矩陣并選擇用戶。由于預(yù)編碼向量是實(shí)
6、時(shí)生成而非固定的,相當(dāng)于增加了反饋碼本的大小。提出的方法將用戶調(diào)度和預(yù)編碼兩個(gè)過(guò)程聯(lián)合優(yōu)化,取得了一定的跨層優(yōu)化的增益。
第四章研究多小區(qū)多基站環(huán)境下的預(yù)編碼問(wèn)題,提出了一種基站端的預(yù)編碼和用戶端的接收合并向量交替更新的迭代算法。在多基站共享用戶信道信息的前提下,提出的迭代算法可以在各個(gè)基站獨(dú)立完成,并不需要基站和用戶多次的信令交互。具體地,將三種經(jīng)典的單小區(qū)的預(yù)編碼擴(kuò)展到了多小區(qū)的環(huán)境下,并將它們運(yùn)用到提出的交替迭代更新
7、的算法中。提出的收發(fā)端交替更新的方法,能夠有效地平衡本小區(qū)所需信號(hào)功率與對(duì)相鄰小區(qū)干擾之間的矛盾,通過(guò)基站處的幾次迭代,就可以獲得很好的系統(tǒng)和容量。
第五章提出了一種在MIMO信道時(shí)間相關(guān)性較強(qiáng)的情況下,基于信道預(yù)測(cè)值的信道反饋機(jī)制。在該方法中,收發(fā)端采用相同的方法預(yù)測(cè)信道,用戶僅僅將信道的預(yù)測(cè)值和真實(shí)值之差量化和反饋給基站。由于用相同的比特?cái)?shù)去量化一個(gè)更小的量,因而可以提高量化精度。第五章還根據(jù)Lloyd算法思想,給出一
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