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部分信道状态信息下的无线下行链接设计方法

钟俊  
【摘要】:在过去的十年内,无线通信取得了巨大的发展。为了满足人们对无线通信速率和容量的不断需求,下一代无线移动通信无疑要解决在有限的带宽下无线通信的可靠性与高速率问题。多输入多输出(MIMO)无线系统在发射端和接收端采用多个天线使得信号能在时域、频域和空域进行设计,从而提高了系统的通信速率和可靠性。因此,多输出多输出系统将成为下一代无线系统的关键技术已成为当前研究者的共识。 无线通信中一个最重要的特征便是信道的衰落。MIMO系统可以得到较高的分集增益从而有效地抑制了信道衰落。在MIMO系统中,关于信号成形技术的大量研究,主要集中在发射端未知信道状态信息这一基本假设条件上。然而,若能根据信道的质量来优化信号成形,无疑将会进一步提高无线系统的性能。不幸的是,若接收端不以反馈的形式向发射端提供关于信道的状态信息时,发射端将很难获得关于信道的先验信息。另一方面,在通过反馈来获取信道状态信息的系统中,反馈将占用反向链接信道的频谱资源。因此从频谱的利用效率出发,反馈比特数必须控制在有限的范围内;同时,由于信道为时变衰落信道,反馈回发射端的关于下行信道的状态信息,与当前的下行信道信息相比,是过时的但又存在一定相关性。因此,无论是经有限比特反馈还是经时延反馈回发射端的状态信息都为不完全确定的信道状态信息,在研究中通称为部分信道状态信息。 本论文主要研究无线下行链接中,信道状态信息部分已知时的信号优化成形技术。集中讨论了,反馈时延和最大多普勒频移引起的不完全信道状态信息时,接收与发送的联合线性优化处理技术,以及以上两个因素对系统性能的影响;同时还研究了,在窄带及宽带无线通信系统中,存在有限比特反馈时的预编码技术。结论表明,利用部分信道状态信息的信号成形技术,可以明显地提高通信系统的性能。 本文的创新之处在: 1、研究了因反馈时延及最大多普勒频移带来信道估计误差的下行信道模型,并以此模型出发,研究了接收与发射端的联合线性优化设计方法。 当接收端通过反馈,向发射端提供下行信道的状态信息时,由于反馈时延和多普勒频移,使得发射端所获取的信道与当前真实的下行信道之间存在误差。论文从JAKES的信道模型出发,将真实的当前下行信道用AR模型来表示,求得


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