[优秀论文]MIMO无线通信系统的预处理和频域均衡技术研究.pdf

上海交通大学
博士学位论文
MIMO无线通信系统的预处理和频域均衡技术研究
姓名:车小林
申请学位级别:博士
专业:通信与信息系统
指导教师:何晨
20090301
要摘发射机和接收机均采用多个天线的多输入多输出无线通信技术可以有效地利用多径衰落,提高频谱效率,成为未来高速无线系统的关键技术。将和正交频分复用或单载波频域均衡瓼际跸嘟岷希梢杂行У乜朔尴叩绮ǘ嗑洞播所导致的符号间干扰。当发射机可以获得信道状态信息时,对发射信号进行预处理可以进一步提高系统吞吐量,改善信息传输可靠性。本文研究无线系统的预处理和频域均衡技术,包括空间复用系统的比特分配、多用户系统的线性与非线性预编码痩及单载波系统的频域均衡。首先,,将发射功率平均分配给每个发射天线,通过优化各发射天线的调制方式,改善了系统阅堋L岢鎏袄繁忍胤峙渌惴ê突诙法的比特分配算法。与传统低诚啾龋忍胤峙淇梢悦飨愿纳葡低矪性能;与现有的功率分配方案相比,比特分配没有性能损失,降低了对发射机功率放大器线性范围的要求,节约了成本。其次,针对多用户系统下行链路,研究线性预编码技术。在分析现有的线性预编码方法的基础上,提出一种联合线性预编码和功率分配的预编码方法,把复杂的联合线性预编码设计和功率分配的优化问题,分解为两步,简化了问题的求解。首先,求解线性预编码;在此基础上,根据各用户的信道状态信息,在总发射功率约束下,给各用户分配合适的功率,使每个用户的信干噪比相同且最大化,从而改善系统阅堋4送猓最小均方误差线性预编码进行简化,设计次优线性预编码—方法。给每个用户的接收机引入一个标量增益,将线性接收机归一化,设计一个贪婪算法求解每个用户的归一化接收机向量;然后,基于准则优化预编码向量和标量增益。甅咝栽け嗦敕椒ǖ募扑愀丛佣冉系停阅芙咏钣诺腗咝栽け嗦敕椒ā然后,探讨多用户系统下行链路的非线性预编码技术。提出一种瓾预编码方案,通过发射机和接收机的联合设计,有效地利用分集增益;在此基础上,给出一个次优的用户排序算法,以较低的计算复杂度改善了系统性能。基于采用脏纸编码姆⑸浠拖咝越邮栈岢鲆桓龆嘤没悴シ桨福当系统用户数多于基站发射天线数时,设计一个多用户调度算法有效地利用多用户分集;所提出方案的和速率容量接近界,性能优于一些现有的方法。进一步,,提出一个简单的子信道分配方法;每个子载波上,各用户的接收机采用其信道矩阵的左奇异值向量,把等效信道矩阵反馈给基站;基站通过预编码,分配空间子信道,将空间向量信道分解为一系列标量信道;利用注水功率分配获得最大的和速率容量;该方法复杂度低,和速率信道容量接近界,并且可以反馈部分信道申请泛=煌ù笱Р┦垦宦畚
信息实现接近最优的性能。最后,研究单载波系统的频域均衡技术。针对以特定已知序列作为循环前缀的单载波单输入单输出系统,基于迫零和准则,推导基于噪声预测的频域信道均衡方法。在均衡器输出端,计算出特定序列估计的噪声;利用均衡器输出数据估计的噪声与特定序列估计的噪声的相关特性,预测并抵消数据估计的噪声。进一步,将噪声预测的均衡结构推广到单载波系统中。从理论上详细地分析了基于噪声预测的频域均衡器的性能,与传统的频域均衡器相比,噪声预测频域均衡器输出端可以获得更低的噪声功率,噪声预测频域均衡器输出端的均方误差更小。仿真结果表明,噪声预测的频域均衡器关键词:,比特分配,下行链路,线性预编码,预编码,脏纸编码,频域均可以获得更好的阅堋衡,噪声预测申请上海交通人学博上学位论文
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缩略语表第三代移动通信系统广播信道共信道干扰累积分布函数码分多址循环前缀信道状态信息脏纸编码增强数据速率萁频分多址快速傅立叶变换广义判决反馈均衡全球移动通信系统逆离散傅立叶变换快速傅立叶反变换符号问干扰多址接入信道產多天线干扰多输入多输出最大比合并谒拇贫ㄐ畔低加性高斯白噪声误比特率判决反馈均衡离散傅立叶变换频分双工频率调制几何均值分解通用分组无线业务国际电联最大似然最小均方误差申请上海交通大学博上学位论文.
连续干扰抵消单输入单输出次优最小均方误差迫零零均值循环对称复高斯最大信噪比发射均方误差噪声预测正交频分复用排序的连续干扰