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《北京交通大学》 2010年
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多天线通信系统中有限反馈技术研究

吴敏  
【摘要】:MIMO技术利用增加天线对而不是额外的带宽来成倍提高数据速率,能很好解决无线频谱资源短缺的问题,成为下一代无线通信系统的关键技术。当发射端已知信道状态信息(CSI)时,MIMO系统能通过发射预处理来进一步提升性能,在频分双工(FDD)系统中,发射端信道状态信息(CSIT)通过有限速率的反馈链路获得,研究如何反馈并利用CSI的有限反馈技术已成为多天线通信系统的热点和重点。 在MIMO-OFDM系统及多用户MIMO系统中,CSI的反馈量随着天线数量、子载波数量、用户数量急速增长,如何有效降低反馈量来提高系统吞吐量是一个亟待解决的重要问题。本文围绕这一问题展开讨论,简单综述了MIMO系统有限反馈技术的基本原理及研究现状,并重点研究了时间相干MIMO系统、MIMO-OFDM系统和多用户MIMO系统中的有限反馈技术,所作的主要创新工作如下: 针对时间相干信道MIMO系统,提出了三种有限反馈方法。首先,提出了种基于邻域的有限反馈方法,包括周期性反馈和自适应反馈两种方案,利用前一帧码字的邻域内码字组成当前帧的新码书,从而大幅度降低反馈比特数,相比现有的基于状态转移概率的反馈方法,该方法实现简单且性能近似。随后,提出了一种基于树结构码书的有限反馈方法,将当前帧信道向量量化到前一帧码字的子码字上,在信道相干性较强时该方法能有效提高CSI量化精度并改善BER性能。最后,提出了一种基于信道预测的有限反馈方法,每隔多个数据帧才反馈一次CSI,并以BER最小化准则选择最优CSI码字,采用自回归预测模型来补偿反馈时延带来的性能损失,在所提反馈方法中性能最优,同等反馈速率下性能优于现有的基于马尔科夫链的反馈方法。 针对MIMO-OFDM系统,提出了三种有限反馈方法。首先,提出了一种基于平均信道响应的分簇算法,将簇内平均CSI进行量化,并给出了该算法与其他分簇算法的计算复杂度比较,仿真结果表明信道均值分簇算法能在性能和复杂度之间很好折中。随后,在分簇算法的基础上提出了两种反馈降低方法,能充分利用相邻簇码字之间的相关性来进一步降低反馈量,包括递归反馈和基于格的反馈两种方案,前者实现简单但有轻微性能损失,后者几乎没有性能损失但实现复杂。最后,针对时间相干MIMO-OFDM系统,提出了一种在时频域二维分簇的有限反馈方法,将分簇思想拓展到时间域,对整个时频资源块进行分簇,并给出了不同优化准则下的二维分簇算法的性能比较。 针对下行多用户MIMO系统,比较了几种经典的SDMA系统性能,并提出了一种多用户调度算法和一种反馈方法。首先,介绍了多用户机会波束成形系统、PU2RC系统、多用户预编码系统及各自的多用户调度方法,比较及分析了这些有限反馈系统的仿真结果,并得出一些重要的结论。其次,针对ZF-SDMA系统,提出了两种改进的贪婪调度算法,相比现有的半正交用户选择(SUS)调度算法,这些调度算法能确保调度到最多的用户,且不存在参数设置的难题,在用户数较少时改进的空间相关性最小化贪婪调度优于SUS调度。最后,针对ZF-SDMA系统,提出了一种基于分级量化的多用户有限反馈方法,对用于多用户调度的CSI采用低级量化,对用于多用户预编码的CSI采用高级量化,与传统ZF-SDMA系统相比,该反馈方法能有效降低反馈量或同等反馈速率下改善和速率性能。
【学位授予单位】:北京交通大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TN919.3

【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 钟卫;有限反馈认知无线电动态频谱共享技术研究[D];上海交通大学;2011年
【共引文献】
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1 冉志红;李乔;单德山;唐亮;;影响矩阵法在南京长江三桥状态识别中的应用[J];四川建筑科学研究;2008年04期
2 杨全会;蒋朝晖;;无线宽带通信中的MIMO技术[J];安徽职业技术学院学报;2005年04期
3 李斌;邹卫霞;周正;;超宽带和GSM的电磁兼容分析[J];安全与电磁兼容;2008年02期
4 薛蕊;;一类线性混合模型中方差分量的估计[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2010年02期
5 李新海;;双反对称矩阵的性质分析与推广[J];白城师范学院学报;2007年06期
6 斯彩英;;关于左、右伪逆矩阵的阶数递推算法[J];保定学院学报;2008年02期
7 秦翰林;周慧鑫;刘上乾;杨廷梧;;基于奇异值分解的红外弱小目标背景抑制[J];半导体光电;2009年03期
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10 程广利;蔡志明;;改进的层次分析法在水下信息战人才胜任力评估中的应用[J];兵工自动化;2010年03期
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2 姚智颖;刘冬;;基于Kazakov线性化的迭代滤波[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
3 逄海萍;王璐萍;;一类不确定仿射非线性系统的鲁棒近似最优滑模控制[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
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7 黄永明;杨绿溪;;采用分组线性星座预编码OFDM的分层空时传送方式及其迭代接收[A];第十二届全国信号处理学术年会(CCSP-2005)论文集[C];2005年
8 江帆;王墉;杨晨阳;;时空相关信道中下行多用户MIMO系统性能研究[A];第十三届全国信号处理学术年会(CCSP-2007)论文集[C];2007年
9 王墉;江帆;杨晨阳;;下行MU-MIMO与TDMA-MIMO系统性能比较[A];第十三届全国信号处理学术年会(CCSP-2007)论文集[C];2007年
10 沙志超;彭耿;徐神;黄知涛;;基于信号子空间维数估计的单通道盲信号检测[A];第十四届全国信号处理学术年会(CCSP-2009)论文集[C];2009年
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1 范迪;沉渣厚度超声检测信号处理技术研究及应用[D];山东科技大学;2010年
2 殷复莲;同步CDMA系统NBI识别及抑制技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
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10 宫宇;基于STBC-OFDM技术的海上移动通信新框架体系的研究[D];大连海事大学;2010年
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9 宋楠;MIMO-OFDM系统的信道估计研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 刘维巍;语音信号基音周期检测算法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
【同被引文献】
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6 马良;朱琦;;认知无线电系统中的协作频谱共享博弈[J];应用科学学报;2011年01期
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1 赵艳秋 刘恒 汪光森 王乘(本报记者 赵艳秋);OFDM电力载波芯片陆续面市 应用效果决定前景[N];中国电子报;2009年
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8 许炜;OFDM CDMA的新对手[N];中国计算机报;2001年
9 加拿大运通;W-OFDM在3.5GHz无线接入中的应用[N];人民邮电;2002年
10 王涛;Flash-OFDM无力撼动“3G版图”[N];通信产业报;2005年
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9 范伟;OFDM系统中时间、频率同步和峰均比降低问题研究[D];南京理工大学;2010年
10 丘文博;CO-OFDM系统的非线性损伤分析与仿真[D];北京邮电大学;2010年
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