基于多天線系統的預編碼技術研究.pdf

1、多天線系統，也稱為多輸入多輸出(MIMO)系統，可顯著提高通信系統的傳輸容量與鏈路傳輸的可靠性，因而，已成為實現未來高速寬帶無線接入網的關鍵技術之一，并且廣泛應用于下一代移動通信系統。本論文以MIMO系統下行鏈路傳輸為基礎，依次討論了基于空間復用、空間分集、混合結構下的單用戶預編碼技術，分別對各種不同信道狀態(tài)信息下的預編碼技術進行理論推導、算法分析以及性能仿真。本論文主要研究成果如下： 第一：提出了一種基于STBC-VBLAST

2、混合結構的預編碼技術。該方案以系統成對差錯概率最小或信道容量最大為準則，發(fā)射端先對各個STBC碼塊對應的子信道進行OR矩陣分解，將上三角矩陣R的對角線上的矩陣塊作為去除其它層干擾的等效子信道矩陣，再對各子信道矩陣進行特征值分解，得到各子層特征波束成型方向，在波束成型方向上利用注水原則進行能量分配。將各子層的預編碼矩陣進行塊對角化，得到系統預編碼矩陣。所提方案適用于TDD模式，可充分利用信道狀態(tài)信息，有效降低STBC-VBLAST系統誤碼

3、率，同時提高系統信道容量。經MATLAB仿真，該方案在采用低維信號調制時，效果尤其較顯著。 第二：針對信道存在相關性與秩虧的VBLAST空間復用系統，在發(fā)射端已知信道協方差統計信息時，分析相關信道下的系統成對差錯概率，推導出發(fā)射端已知信道協方差統計信息下的預編碼矩陣，理論分析指出，最優(yōu)統計預編碼陣由發(fā)射相關矩陣前幾個較大特征值對應的特征向量組成，同時，功率在各個特征方向上進行等額分配，該方案可顯著改善系統差錯性能。經仿真驗證，統

4、計預編碼陣可減小信道相關性對系統性能帶來的衰減。 第三：針對存在空間相關性的開環(huán)線性星座預編碼(LCP)系統，通過對系統差錯性能與編碼準則的分析，得出在獨立同分布或者弱相關信道下，LCP方法在提供分集增益的同時，還可獲得較高的編碼增益，但在強相關信道下，信道相關性對LCP編碼的影響較大，使得LCP方法只能提供分集增益，而無法獲得編碼增益。 本文還對基于空間復用的VBLAST、基于發(fā)射分集的STBC系統在不同CSIT下的預

5、編碼設計進行了總結。 對于空間復用VBLAST系統，依次討論了1)發(fā)射端完全已知信道狀態(tài)信息下，接收機采用線性或非線性檢測器時的最優(yōu)線性預編碼問題；2)發(fā)射端僅已知信道協方差統計信息，信道存在秩虧時的線性統計預編碼問題：3)對于限速率反饋系統，發(fā)射端根據反饋信息從碼本中選擇合適的碼字作為預編碼矩陣，本文對格拉斯曼空間打包、矢量量化兩種碼本設計方法進行研究；4)對于已知信道協方差統計特性的限速率反饋系統，碼本可由發(fā)射相關矩陣的特征