本文選題：多輸入多輸出 + 有限反饋��； 參考：《電子科技大學(xué)》2014年博士論文

【摘要】：隨著無(wú)線信息服務(wù)需求的不斷增長(zhǎng),為了高效地利用稀缺的頻譜資源,以多輸入多輸出(MIMO)為系統(tǒng)架構(gòu)的信號(hào)傳輸技術(shù)近十幾年來(lái)受到廣泛關(guān)注。理論證明MIMO系統(tǒng)較傳統(tǒng)的單輸入單輸出(SISO)系統(tǒng)能夠在不占用額外信道資源的前提下成倍提高系統(tǒng)容量,因此MIMO技術(shù)被認(rèn)為是未來(lái)移動(dòng)通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。本論文分別對(duì)多用戶MIMO系統(tǒng)的預(yù)編碼算法和天線合并算法進(jìn)行了研究。特別是針對(duì)實(shí)際商用無(wú)線通信系統(tǒng)中上行信道速率較低的特性,本論文研究的是基于有限反饋的閉環(huán)MIMO系統(tǒng)。本論文主要研究?jī)?nèi)容概括如下:考慮到在有限反饋MIMO系統(tǒng)中用戶的碼字搜索需要較大的運(yùn)算量,本論文第二章提出了一種簡(jiǎn)化的碼字搜索方案。碼字搜索的復(fù)雜度分為兩個(gè)部分,一個(gè)部分是對(duì)于每個(gè)碼字量化誤差的計(jì)算,另一個(gè)部分是對(duì)碼本搜索路徑的選擇。碼本搜索路徑的選擇取決于當(dāng)前碼本的設(shè)計(jì),不同的碼本的優(yōu)化方法各不相同,而當(dāng)前通用的方法是在所有碼字中進(jìn)行遍歷搜索。本論文提出的碼字搜索方案對(duì)碼字量化誤差的計(jì)算進(jìn)行了簡(jiǎn)化,這種簡(jiǎn)化的計(jì)算方法可以適用于各種類型的碼本。為了保證能獲得滿復(fù)用增益,現(xiàn)有的線性預(yù)編碼算法需要相當(dāng)大的反饋量。降低反饋量的一種有效方法是針對(duì)不同的場(chǎng)景設(shè)計(jì)特定的預(yù)編碼方案。在實(shí)際的MIMO系統(tǒng)中,1個(gè)基站同時(shí)向2個(gè)用戶發(fā)射數(shù)據(jù)是一種常見(jiàn)的應(yīng)用場(chǎng)景。本論文第三章基于一個(gè)2用戶的多用戶MIMO場(chǎng)景,提出了一種運(yùn)算復(fù)雜度低、性能較現(xiàn)有線性預(yù)編碼算法均有提升的有限反饋預(yù)編碼方案。每用戶酉速率控制(PU2RC)是基于機(jī)會(huì)通信的多用戶MIMO系統(tǒng)中最具有代表性的線性預(yù)編碼方案,在實(shí)際中也得到廣泛應(yīng)用。本論文第四章針對(duì)PU2RC系統(tǒng)的固有缺陷提出了一種多模傳輸(MMT)方案并給出了使用該方案的量化碼本設(shè)計(jì)算法,該方案使用雙參數(shù)反饋使基站可以設(shè)計(jì)最優(yōu)的用戶調(diào)度方案,在保證反饋量不變的前提下增強(qiáng)了系統(tǒng)的魯棒性。本章還分析給出了PU2RC系統(tǒng)中每個(gè)用戶的調(diào)度前信干噪比(SINR)的概率密度函數(shù)(pdf)表達(dá)式。這個(gè)結(jié)果可以廣泛應(yīng)用于PU2RC系統(tǒng)中的MMT方案以及反饋方案的設(shè)計(jì),并且在分析過(guò)程中提出的一種降維分析算法可廣泛應(yīng)用于MIMO系統(tǒng)預(yù)編碼算法的性能分析以及波束成型設(shè)計(jì)。在有限反饋多用戶MIMO系統(tǒng)中,天線合并算法是一種的重要信號(hào)檢測(cè)方案�，F(xiàn)有最優(yōu)的天線合并算法是基于大量用戶反饋后調(diào)度設(shè)計(jì)的,而最近研究證明,將有限的反饋資源分配給少量用戶是最優(yōu)的反饋資源分配策略。第五章基于這個(gè)反饋資源分配策略,提出了統(tǒng)計(jì)最優(yōu)的天線合并算法并給出了該算法的性能下界表達(dá)式,而且這種分析方法可以很容易推廣其他的MIMO應(yīng)用場(chǎng)景中。最后一章對(duì)全文進(jìn)行了簡(jiǎn)要總結(jié),并對(duì)未來(lái)繼續(xù)研究的方向進(jìn)行了展望。
[Abstract]:With the increasing demand for wireless information services, in order to efficiently utilize the scarce spectrum resources, the signal transmission technology based on multi-input and multi-output MIMOs has been paid more and more attention in the past ten years. It is proved theoretically that the MIMO system can increase the system capacity exponentially compared with the traditional single input single output (SISO) system without taking up additional channel resources. Therefore, MIMO technology is considered as one of the key technologies in the future mobile communication system. In this paper, precoding algorithm and antenna merging algorithm for multi-user MIMO systems are studied. Especially in view of the low uplink channel rate in commercial wireless communication systems, a closed-loop MIMO system based on finite feedback is studied in this paper. The main research contents of this thesis are summarized as follows: considering that the codeword search of users in a limited feedback MIMO system requires a large amount of computation, a simplified codeword search scheme is proposed in the second chapter of this paper. The complexity of codeword search is divided into two parts, one is the calculation of quantization error for each codeword, the other is the choice of codebook search path. The choice of codebook search path depends on the current codebook design. Different codebook optimization methods are different, while the current common method is to traverse all codewords. The codeword search scheme proposed in this paper simplifies the calculation of quantization error of codewords, and this simplified method can be applied to all kinds of codebooks. In order to obtain full multiplexing gain, the existing linear precoding algorithms need a large amount of feedback. One effective way to reduce feedback is to design specific precoding schemes for different scenarios. In a practical MIMO system, it is a common application scenario that one base station transmits data to two users simultaneously. In the third chapter, based on a two-user multi-user MIMO scenario, a finite feedback precoding scheme with lower computational complexity and better performance than existing linear precoding algorithms is proposed. Unitary rate control per user (PU2RC) is the most representative linear precoding scheme for multi-user MIMO systems based on opportunistic communication. It is also widely used in practice. In the fourth chapter of this paper, we propose a multi-mode transmission scheme and a quantization codebook design algorithm based on this scheme, which makes the base station design the optimal user scheduling scheme by using two-parameter feedback. The robustness of the system is enhanced on the premise that the feedback quantity is invariant. In this chapter, the expression of probability density function (PDF) for each user before scheduling in PU2RC system is also analyzed. This result can be widely used in the design of MMT scheme and feedback scheme in PU2RC system, and a reduced dimension analysis algorithm proposed in the process of analysis can be widely used in the performance analysis and beamforming design of MIMO system precoding algorithm. Antenna merging is an important signal detection scheme in finite feedback multiuser MIMO systems. The existing optimal antenna merging algorithms are based on a large number of users' feedback post-scheduling. Recent studies have proved that allocating limited feedback resources to a small number of users is the optimal feedback resource allocation strategy. In chapter 5, based on this feedback resource allocation strategy, a statistically optimal antenna merging algorithm is proposed and the performance lower bound expression of the algorithm is given. Moreover, this analysis method can be easily extended to other MIMO application scenarios. In the last chapter, a brief summary of the whole paper is given, and the future research direction is prospected.
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TN919.3

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本文編號(hào)：1924659