本文關(guān)鍵詞：高移動場景下有限反饋信道研究

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【摘要】：閉環(huán)多天線技術(shù)通過在發(fā)送端利用信道狀態(tài)信息(Channel State Information,CSI)自適應(yīng)地調(diào)整發(fā)送模式,可以顯著改善多天線系統(tǒng)性能。在實(shí)際通信系統(tǒng)中,TDD系統(tǒng)可以利用上下行信道的互易性獲得CSI,但在FDD系統(tǒng)中,上下行信道采用不同的發(fā)射頻率,無法利用信道的互易性,發(fā)射機(jī)處CSI的獲得需要依靠上行有限傳輸速率的反饋鏈路獲得。本文主要研究了在無反饋時延條件下基于有限反饋的閉環(huán)多天線系統(tǒng)的性能表現(xiàn),然后分析了在高移動場景下反饋時延對系統(tǒng)誤碼率的影響,證明當(dāng)信道呈現(xiàn)快時變特性時,反饋時延會導(dǎo)致系統(tǒng)誤碼性能嚴(yán)重退化,在此基礎(chǔ)上介紹了在高移動場景下能夠有效對抗反饋時延的信道預(yù)測技術(shù)的實(shí)現(xiàn)過程。首先論文介紹了在文中會用到的矩陣基礎(chǔ)理論,然后對已有關(guān)于MIMO信道容量的理論結(jié)果進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。理論推導(dǎo)出發(fā)射端未知CSI時MIMO系統(tǒng)的信道容量后,進(jìn)一步得出在發(fā)射端具有完美CSI時系統(tǒng)容量能夠達(dá)到的峰值及功率分配方案,最后仿真驗(yàn)證了CSI對系容量的顯著改善以及收發(fā)天線之間的相關(guān)性會導(dǎo)致系統(tǒng)容量降低。其次本文介紹了多天線技術(shù)中的空間復(fù)用技術(shù),包括空間復(fù)用技術(shù)的基本原理及接收端對多個疊加信號的檢測技術(shù)。首先分析了ZF(Zero Forcing, ZF)檢測和MMSE(Minimum Mean Square Error, MMSE)檢測方案的檢測性能,然后推導(dǎo)當(dāng)發(fā)射機(jī)利用CSI進(jìn)行預(yù)均衡時接收信號信噪比的改善,最后仿真驗(yàn)證發(fā)射端利用CSI進(jìn)行預(yù)均衡比在接收端進(jìn)行重疊信號檢測系統(tǒng)誤碼率要低,這是因?yàn)椴捎妙A(yù)均衡避免了噪聲增強(qiáng)的影響,改善了接收信號的SNR/SINR。本文的第4章分析了空間分集技術(shù)及其對CSI的利用。首先重點(diǎn)介紹了空-時編碼系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)原理及其成對差錯概率的推導(dǎo)過程,并以此得出空-時編碼系統(tǒng)的碼字設(shè)計準(zhǔn)側(cè)。分析指出當(dāng)發(fā)射端利用CSI進(jìn)行預(yù)編碼時,系統(tǒng)能夠獲得更小的誤碼率和更高的分集增益。最后本章簡單介紹了具有很大應(yīng)用前景的發(fā)送天線選擇技術(shù),分析指出當(dāng)空時編碼系統(tǒng)與天線選擇技術(shù)相結(jié)合時,性能與采用預(yù)編碼的系統(tǒng)性能相比,誤碼率具有一定優(yōu)勢。最后本文重點(diǎn)分析了高移動場景下反饋時延對多天線系統(tǒng)性能的影響以及考慮信道空、時相關(guān)性的多載波信道預(yù)測技術(shù)。在反饋時延條件下,利用接收信號信噪比的矩生成函數(shù)(MGF)推導(dǎo)出誤碼率的表達(dá)式,仿真證明當(dāng)系統(tǒng)處于高移動場景時,因信道呈現(xiàn)快衰落,系統(tǒng)性能因反饋時延退化嚴(yán)重。信道預(yù)測技術(shù)作為對抗反饋時延的有效措施,能夠追蹤時變信道,緩解系統(tǒng)性能的惡化程度。然而在高移動場景下,信道相干時間非常短暫,信道的時間相關(guān)性變得很弱,這時如果僅利用信道的時間相關(guān)性來預(yù)測未來時刻的信道狀態(tài),即使預(yù)測器采用較高的預(yù)測階數(shù),依然很難達(dá)到預(yù)期的預(yù)測效果。因此,對于快時變信道,在考慮信道時間相關(guān)性的同時還應(yīng)考慮信道的空間相關(guān)性。本章首先詳細(xì)介紹了考慮信道空間、時間相關(guān)性多載波信道預(yù)測方案的具體流程及可以降低計算復(fù)雜度的數(shù)據(jù)選取方案,并在此基礎(chǔ)上基于文獻(xiàn)中針對單載波的兩步信道預(yù)測方案分析了適用于MIMO多載波系統(tǒng)的兩步信道預(yù)測方案,并仿真對比了不同預(yù)測方案的均方誤差(MSE)性能及其對系統(tǒng)誤碼性能的改善。
【關(guān)鍵詞】：多天線系統(tǒng) 有限反饋 信道狀態(tài)信息 反饋時延 矩生成函數(shù) 信道預(yù)測
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN929.5
【目錄】：

• 摘要6-8
• Abstract8-10
• 符號說明10-13
• 第1章 緒論13-19
• 1.1 課題研究背景13-14
• 1.2 多天線有限反饋技術(shù)研究現(xiàn)狀14-17
• 1.3 本文內(nèi)容安排17-19
• 第2章 MIMO系統(tǒng)的信道容量分析19-28
• 2.1 矩陣基礎(chǔ)理論19
• 2.2 MIMO信道模型19-20
• 2.3 確定MIMO信道容量20-23
• 2.3.1 發(fā)送端未知信道狀態(tài)信息CSI21
• 2.3.2 發(fā)送端已知信道狀態(tài)信息CSI21-23
• 2.4 隨機(jī)MIMO信道容量23
• 2.4.1 發(fā)送端未知信道狀態(tài)信息CSI23
• 2.4.2 發(fā)送端已知信道狀態(tài)信息CSI23
• 2.5 數(shù)值仿真分析23-27
• 2.6 本章小結(jié)27-28
• 第3章 CSI對空間復(fù)用系統(tǒng)性能影響分析28-36
• 3.1 系統(tǒng)模型28-29
• 3.2 無CSI反饋條件下接收端的信號檢測算法29-30
• 3.2.1 ZF檢測29
• 3.2.2 MMSE信號檢測29-30
• 3.3 發(fā)射機(jī)利用CSI進(jìn)行預(yù)均衡對系統(tǒng)性能的改善30-33
• 3.3.1 ZF預(yù)均衡30-31
• 3.3.2 MMSE預(yù)均衡31-33
• 3.4 數(shù)值仿真分析33-35
• 3.5 本章總結(jié)35-36
• 第4章 CSI對空間分集系統(tǒng)性能影響分析36-47
• 4.1 CSI對空-時編碼系統(tǒng)性能影響分析36-41
• 4.1.1 系統(tǒng)模型36-37
• 4.1.2 發(fā)射端未知CSI時系統(tǒng)成對差錯概率37-39
• 4.1.3 采用預(yù)編碼的系統(tǒng)成對差錯概率與碼字設(shè)計分析39-41
• 4.2 基于完全CSI的天線選擇系統(tǒng)性能分析41-43
• 4.2.1 系統(tǒng)模型41-42
• 4.2.2 天線選擇技術(shù)與其他多天線技術(shù)的結(jié)合42-43
• 4.3 數(shù)值仿真分析43-46
• 4.4 本章總結(jié)46-47
• 第5章 高移動場景下信道預(yù)測技術(shù)研究47-70
• 5.1 反饋時延對系統(tǒng)誤碼性能影響分析47-57
• 5.1.1 系統(tǒng)模型48-50
• 5.1.2 誤碼性能分析50-54
• 5.1.3 數(shù)值仿真分析54-57
• 5.2 高移動場景下信道預(yù)測技術(shù)57-67
• 5.2.1 基于信道時間相關(guān)性的單載波預(yù)測方案57-58
• 5.2.2 基于信道空、時相關(guān)性的單載波預(yù)測技術(shù)58-59
• 5.2.3 基于信道空、時相關(guān)性的多載波信道預(yù)測技術(shù)59-65
• 5.2.4 數(shù)值仿真分析65-67
• 5.3 本章總結(jié)67-70
• 總結(jié)70-72
• 致謝72-73
• 參考文獻(xiàn)73-79
• 攻讀碩士學(xué)位期間完成與發(fā)表的論文及科研成果79

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 孫歡;尤肖虎;;反饋時延對閉環(huán)多天線系統(tǒng)性能的影響[J];電子與信息學(xué)報;2008年02期

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本文編號：940039