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IMT-Advanced系统中预编码技术研究

杜少凤  
【摘要】:多媒体业务和移动互联网技术的飞速发展要求无线通信系统具有更高的传输速率,多输入多输出(Multiple Input Multiple Output, MIMO)技术因其具有额外的空间自由度,在不增加系统带宽和发射功率的前提下大幅度地提高了无线通信系统的传输效率,同时有效地提高了系统的阵列增益、分集增益和复用增益,已被列为下一代无线通信系统的必选技术。 随着通信体制的发展和硬件设备的更新,发送端主要通过以下两种方法获得信道信息:在频分双工(Frequency Division Duplex, FDD)系统中,发送端可以通过接收端的反馈获得信道状态信息;在时分双工(Time Division Duplex, TDD)系统中,发送端通过下行信道与上行信道的互易性获得信道状态信息。如何在发送端更好地利用信道信息,以便提高系统的频谱效率或者获得更佳的误码性能,使得预编码技术成为MIMO系统中的热点研究问题。对多用户MIMO系统广播信道的预编码技术研究,是解决把MIMO技术应用于下一代蜂窝系统的关键问题,具有较重大的研究价值。所以在采用MIMO技术的4G通信系统中,预编码技术及多用户MIMO预编码的研究都是重要的研究点。 本论文深入研究了IMT-Advanced系统中预编码技术,而且对LTE-Advanced系统和IEEE 802.16m系统中基于码本的预编码及基于变换码本的预编码技术进行了积极探讨,以期基于变换码本的预编码能够提高整个系统的性能。本文也对单用户MIMO和多用户MIMO自适应的预编码做了研究。本文的主要工作及创新成果如下: (1)在LTE-Advanced系统的预编码研究中,由于单用户MIMO和多用户MIMO自适应的预编码比单用户MIMO预编码达到更高的吞吐量,本文提出了基于单用户MIMO中单个MCS反馈的两用户MIMO和单用户MIMO自适应的预编码的性能研究和仿真实现的方法。两用户的配对采用正交配对准则,调度采用正比公平算法,单用户和两用户的选择准则依据吞吐量最大化。由于传输自由度的增加,自适应预编码的性能肯定会高于单用户MIMO预编码的性能。 (2)在IEEE 802.16m系统的预编码研究中,相关的标准文档提出了基于变换码本的预编码技术。本论文对该基于变换码本的预编码基本理论进行了研究,同时在系统级仿真平台中对其进行了仿真实现,并和基于基本普通码本的预编码性能进行了比较。 (3)由于LTE-Advanced和IEEE 802.16m均是IMT-Advanced的标准,所以对于两系统中基于码本的预编码性能进行对比是有必要的。本论文在系统级仿真平台中实现了两系统下行单用户MIMO基于码本的4发2收预编码性能比较。


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