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《哈尔滨工程大学》 2009年
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MIMO通信系统中的天线选择与预编码技术研究

于波  
【摘要】:随着无线通信系统由单一的语音通信向着多媒体通信的全面发展,人们所期望的数据传输速率越来越高。多输入多输出(MIMO)技术可以显著增加通信系统容量,并能改善系统的性能,非常适合高速无线通信业务,因而,MIMO技术已成为下一代无线通信系统中的关键技术之一。 MIMO通信系统中的天线选择(AS)技术可在获得多天线性能增益的同时,降低系统的复杂度和成本,受到了广泛的关注。组分层空时(GLST)系统结合了空时分组编码和分层空时结构,具有分集-复用折衷性能,有助于满足通信系统的多样化需求。如何在GLST系统中实现有效的天线选择是一个值得深入研究的问题。 在多用户MIMO广播信道中,在基站发射端进行预编码可以降低用户间的干扰,有效的用户选择能够利用多用户分集来增加数据率。二者都需要发射端已知信道状态信息(CSI),这在FDD系统中需要反馈来获得。如何在有限反馈下进行有效的预编码和用户选择,已成为MIMO系统中的一个热点问题。 本文主要研究了GLST系统中的天线选择算法和多用户MIMO系统的用户选择及预编码算法,研究的主要内容和取得的成果包括如下几个方面: 首先,针对结合发送天线选择的GLST系统,提出了基于重构信道QR分解的发射天线选择(TAS)算法。并在此算法基础上,为了降低复杂度,提出了基于降元集合的TAS算法。该算法以信道矩阵列矢量Euclidean范数排序为基础,构建减少天线元个数的集合,并在该集合中搜索最优的天线子集。仿真表明,降元集合算法的性能明显优于几种常见的快速TAS算法,当合理选择降元集合元素数量时,其性能与基于全集合的算法相近。 其次,对于采用排序的逐次干扰消除检测(OSIC)的GLST系统,提出了基于重构信道QR分解的接收天线选择(RAS)算法,该算法用子信道Frobenius范数排序代替Moore-Penrose伪逆行范数排序得到置换矩阵,降低了计算复杂度。另外,还给出了基于重构信道的快速RAS算法,其性能比常规信道快速算法有明显的提升。仿真表明,所提出算法在中断容量上与最大容量算法接近,基于重构信道QR分解的RAS算法具有与基于伪逆排序的RAS算法相近的性能,而重构快速算法性能稍有下降,但复杂度更低。 再次,在多用户MIMO广播信道中,针对随机波束成形(RBF)当系统用户少时性能下降严重的问题,提出了联合RBF和迫零波束成形(ZFBF)的预编码方案。该方案在利用RBF实现用户初步调度的基础上,借助于附加反馈的信道方向信息(CDI)和信道质量信息(CQI)完成最终波束选择和ZFBF预编码。仿真表明,所提出的预编码方案与现有的基于RBF的方案相比,在基本不增加上行链路反馈量的前提下,可明显提高系统和速率。 最后,针对上行链路总反馈量受限的多用户MIMO广播信道,提出了基于阈值优化和最优反馈速率的用户选择及预编码算法。该算法通过对信道增益累积分布的分析得到一个阈值,并将信道增益大于该阈值的用户作为候选用户。然后要求候选用户中的任意N个用户反馈CDI和CQI,其中N为与最优反馈速率对应的用户个数。最后,依据反馈信息进行最终的用户调度和ZFBF预编码。仿真表明,该方案有效地利用了多用户分集,具有比当前的最优反馈速率算法更高的和速率。
【学位授予单位】:哈尔滨工程大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TN919.3

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【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 杨秀燕;基于有限反馈的MIMO系统下行链路预编码算法研究[D];东北石油大学;2013年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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3 吕进文;张立军;陈常嘉;;MIMO系统中改进的天线选择算法[J];北京交通大学学报;2006年02期
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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7 龚希陶;王闻今;;DFT扩展的MIMO-OFDM系统中基于导频的信道估计算法[A];2006北京地区高校研究生学术交流会——通信与信息技术会议论文集(上)[C];2006年
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10 万蒙;;基于OFDM系统的信道估计算法的研究[A];2009年研究生学术交流会通信与信息技术论文集[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 郭文卓;多天线多用户通信系统关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
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5 王阶;MIMO系统中的定向干扰抑制研究[D];电子科技大学;2010年
6 夏欣;多用户MIMO系统中的预编码及用户调度技术研究[D];电子科技大学;2010年
7 吕凌;广义协作通信若干关键技术研究[D];解放军信息工程大学;2009年
8 陈亮辉;CDMA移动通信中参数估计和数据检测[D];解放军信息工程大学;2009年
9 杨波;高频谱效率的无线网络广义协作通信技术研究[D];解放军信息工程大学;2010年
10 姚善化;复杂矿井巷道中电磁波传播特性及相关技术研究[D];安徽大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 黄晶晶;基于球形译码算法的MIMO系统均衡技术[D];南昌航空大学;2010年
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3 梁卫敬;MIMO-OFDM系统中基于TGPS的资源分配算法[D];郑州大学;2010年
4 李萌;MIMO-OFDM系统载波同步算法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 宋楠;MIMO-OFDM系统的信道估计研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
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7 冀少威;时频双衰落环境下MIMO信道估计技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
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10 王二小;MIMO-OFDM系统中降低PAPR技术的研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前4条
1 彭木根;李涛;陈宜杰;王文博;;移动WiMAX系统的关键技术及未来演进[J];电信科学;2007年07期
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4 郑祎;张勇;滕颖蕾;宋俊德;;WiMAX未来演进趋势及与LTE-Advanced的对比[J];移动通信;2009年02期
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 曹瑞;码片速率RAKE接收机技术研究[D];国防科学技术大学;2002年
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【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前5条
1 彭木根;陈锋;王文博;;下一代移动通信系统和普适计算技术[J];电信快报;2006年06期
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4 杜滢;;IEEE802.16技术标准最新进展[J];现代电信科技;2008年02期
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【相似文献】
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5 张倩;王晶晶;;一种基于部分信道状态信息的稳健性预编码方案[J];电子测试;2008年08期
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10 魏宁;李少谦;岳钢;;LTE-A中协同多点传输的联合处理预编码方法[J];中兴通讯技术;2010年01期
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2 李有明;沈微;李新苗;陈征;;下行方向低复杂度的快速预编码算法[A];2008年中国高校通信类院系学术研讨会论文集(上册)[C];2009年
3 王亚茜;柏庆;束锋;盛卫星;王建新;;多基站多用户MIMO系统下行链路最大化信泄噪比预编码器的基于信干噪比功率的分配方案[A];2011全国无线及移动通信学术大会论文集[C];2011年
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5 倪文娟;;DQPSK调制原理及其仿真分析[A];2009年研究生学术交流会通信与信息技术论文集[C];2009年
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8 陈小云;酆广增;;基于特定通用空时分组码预编码的半盲直接均衡技术的研究[A];无线传感器网及网络信息处理技术——2006年通信理论与信号处理年会论文集[C];2006年
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10 李有明;吕艳娟;高瑶;;宽带接入网中的关键问题研究[A];2011年通信与信息技术新进展——第八届中国通信学会学术年会论文集[C];2011年
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1 ;TD—LTE—A走上前台[N];人民邮电;2011年
2 本报记者 曾立;“内环外移”:外环时代正式开启[N];重庆日报;2010年
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1 安杰;多用户MIMO系统下行链路关键技术研究[D];北京邮电大学;2013年
2 智慧;网络编码双向中继系统的分析与设计研究[D];南京邮电大学;2013年
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1 申程;协作多点传输技术研究[D];西安电子科技大学;2013年
2 赵新洋;TD-HSPA+MU-MIMO用户调度技术研究[D];北京邮电大学;2011年
3 马魏艳;基于空间复用的MIMO预编码技术研究[D];西南交通大学;2014年
4 徐舟;LTE下行预编码技术仿真与软件无线电平台实现[D];西南交通大学;2014年
5 顾妍;LTE协同多点通信技术中的预编码算法研究[D];宁夏大学;2014年
6 刘丽丽;TD-LTE系统模拟器下行物理信道预编码与资源映射的研究和实现[D];北京邮电大学;2013年
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9 候红娟;预编码Turbo码的最大似然译码性能分析[D];西安电子科技大学;2013年
10 刘雪梅;V.34发射机与接收机在DSP系统中的实现[D];电子科技大学;2003年
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