非完美信道信息下MIMO通信系統(tǒng)傳輸技術(shù)研究.pdf

1、隨著移動(dòng)設(shè)備的普及與廣泛應(yīng)用，人們要求移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)具備高速率的特性，而MIMO技術(shù)正滿足這一需求。MIMO技術(shù)利用空分復(fù)用而提高頻譜效率，但這需要系統(tǒng)可以獲知信道狀態(tài)信息。在實(shí)用的系統(tǒng)特別是頻分雙工(FDD)系統(tǒng)中，系統(tǒng)很難獲得完美信道狀態(tài)信息，因此，研究非完美信道狀態(tài)信息對(duì)MIMO系統(tǒng)性能的影響就十分必要。本文分別研究非完美信道狀態(tài)信息對(duì)多用戶MIMO中繼系統(tǒng)、MIMO接收天線選擇系統(tǒng)和MIMO安全通信系統(tǒng)性能的影響。
　　論文第二

2、章研究非完美信道狀態(tài)信息下多用戶MIMO中繼系統(tǒng)的性能。在本文研究的多用戶MIMO中繼系統(tǒng)中，中繼采用放大轉(zhuǎn)發(fā)的方式，中繼與用戶均采用信道估計(jì)技術(shù)估計(jì)出信道狀態(tài)信息，然后再利用隨機(jī)向量量化方案對(duì)信道狀態(tài)信息的估計(jì)值進(jìn)行量化。論文首先推導(dǎo)出該系統(tǒng)和速率的下界，并基于此下界推導(dǎo)和損失速率的一個(gè)上界以定量分析信道估計(jì)誤差與量化誤差對(duì)中繼系統(tǒng)性能的影響。然后，論文根據(jù)此上界分別設(shè)計(jì)中繼側(cè)與用戶側(cè)的有限反饋方案，采用此有限反饋方案可以將系統(tǒng)的和損

3、失速率控制在一定的范圍內(nèi)。另外，根據(jù)高信噪比下的系統(tǒng)可達(dá)速率，設(shè)計(jì)出最優(yōu)的導(dǎo)頻方案。最后，論文還給出系統(tǒng)和速率的上界。
　　論文第三章研究非完美信道狀態(tài)信息下MIMO接收天線選擇系統(tǒng)的系統(tǒng)性能。在該系統(tǒng)中，接收端采用信道估計(jì)技術(shù)估計(jì)出信道矩陣并根據(jù)估計(jì)值選擇信道質(zhì)量最好的一根天線用來接收信號(hào)，然后采用隨機(jī)向量量化方案對(duì)選中的信道向量進(jìn)行量化。首先，論文考慮只存在量化誤差的場(chǎng)景，針對(duì)該場(chǎng)景論文推導(dǎo)出中斷概率與平均誤符號(hào)率的閉合表達(dá)式

4、，并給出遍歷容量的近似閉合表達(dá)式。然后，針對(duì)同時(shí)存在信道估計(jì)誤差與量化誤差的場(chǎng)景，根據(jù)上一場(chǎng)景得到的結(jié)果直接推導(dǎo)出中斷概率與平均誤符號(hào)率的閉合表達(dá)式、遍歷容量的近似閉合表達(dá)式。最后，我們用數(shù)值仿真結(jié)果驗(yàn)證了兩種場(chǎng)景下推導(dǎo)結(jié)果的正確性，同時(shí)表明遍歷容量的近似閉合表達(dá)式可以很好地近似遍歷容量。
　　論文第四章與第五章分別研究非完美信息狀態(tài)信息下MISOSE（僅發(fā)送端配置多根天線的安全系統(tǒng)）和MIMOME（發(fā)送端和接收端均配置多根天線的

5、安全系統(tǒng)）的系統(tǒng)性能。在這兩種系統(tǒng)中，合法接收者分別采用信道估計(jì)技術(shù)估計(jì)出信道向量與信道矩陣。然后，在MISOSE系統(tǒng)中，采用隨機(jī)向量量化對(duì)合法接收者信道向量的估計(jì)值進(jìn)行量化;而在MIMOME系統(tǒng)中，采用隨機(jī)矩陣量化對(duì)合法接收者信道矩陣的估計(jì)值進(jìn)行量化。針對(duì)MISOSE系統(tǒng)和MIMOME系統(tǒng)，論文第四章和第五章分別推導(dǎo)出對(duì)應(yīng)的安全通信速率損失的上界以定量分析信道估計(jì)誤差與量化誤差對(duì)安全通信系統(tǒng)性能的影響，并根據(jù)該上界，分別設(shè)計(jì)出相應(yīng)的有