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《西安电子科技大学》 2009年
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MIMO无线通信自适应技术研究

李钊  
【摘要】: 实现高速率多媒体数据传输已经成为无线通信系统发展的必然趋势,要达到这一目标,关键在于信道容量的提高,而容量的增加单纯依靠增大带宽和(或)发射功率是不可行的。多输入多输出系统(Multi-Input Multi-Output, MIMO)在无线链路两端均使用多天线,通过空时联合的信号处理方式,能够获得远高于传统的单天线链路的频谱效率和传输可靠性。 本文针对MIMO无线通信中自适应传输的若干问题进行了研究,并取得了如下成果: 1.针对发射功率受限的自适应调制MIMO系统中由于调制方式的有限性和离散性而导致的功率剩余问题,提出功率比特自适应算法,该算法通过对剩余可用功率进行空域或空时域联合再分配,能够提高频谱效率。仿真结果表明,所提算法能够有效改善频谱效率,并且复杂度低,易于实现。 2.结合IEEE 802.11n簇信道(Clustered MIMO channels),以均匀线阵、均匀圆阵和星形阵形成的复合天线结构为基础,同时考虑空分复用和波束形成两种典型的MIMO传输机制,提出一种由基站与移动台综合利用瞬时信道信息和空间统计信息,共同完成传输方式和天线阵列选择的自适应算法。与完全基于信道统计信息的自适应方法相比,该算法能够获得更高的各态历经容量,逼近最优选择的结果。并且复杂度低,只需要很少的反馈开销。 3.针对多用户MIMO下行链路,提出一种通信方式与反馈开销动态变化的分布式调度算法。采用该方法,各移动用户根据信道状态选择与基站的通信方式,并向基站自适应反馈信道信息;基站根据反馈信息选择用户子集与之通信,并采用预编码方法消除共道干扰。所提算法由基站和移动台联合完成用户调度及通信方式选择,系统反馈开销由各用户的信道状态共同决定,能够适应通信环境而动态改变。与已有方法相比,该算法能够以合理的反馈开销获得更高的系统容量和更好的误码性能。 4.我们对多用户MIMO下行链路降低反馈信息开销的方法进行了研究,引入阈值机制与传输方式自适应机制,提出两种低反馈开销自适应传输策略。采用所提策略,各个移动台完成信道估计,选择适当的传输方式并反馈信道信息。若用户信道质量低于预设阈值,则该用户保持静默,不尝试接入信道资源。基站根据反馈信息从候选用户集合中选择一个并与之通信。所提策略中,第一个采用单阈值机制,并根据该阈值推导出传输方式选择准则;另一策略采用双阂值,其中严格阈值用于进一步降低系统开销,宽松阈值用于保证系统的中断性能。理论分析和仿真结果表明,与不设置阈值的策略相比,单阈值方法能够在获得好的吞吐量性能的同时有效降低系统反馈开销;与采用单阈值的方法相比,双阈值策略能够以极低的吞吐量损失换取反馈开销的进一步降低,同时保证好的系统中断性能。 5.提出一种多用户MIMO下行传输策略,解决了无可用信道信息场景中的MIMO广播信道通信问题。应用该策略,基站选择一组用户同时通信,每个用户对应一根基站发射天线;移动用户利用独立分量分析的算法从接收混合信号中分离出属于自己的信号分量。仿真结果表明,在无信道信息的情况下,采用本策略能够成功实现下行通信。
【学位授予单位】:西安电子科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TN929.5

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