高速鐵路移動(dòng)環(huán)境下MIMO信道預(yù)測與預(yù)處理技術(shù)研究.pdf

1、隨著移動(dòng)通信業(yè)務(wù)需求的持續(xù)增長，移動(dòng)通信已經(jīng)成為當(dāng)前世界上技術(shù)發(fā)展最迅速的學(xué)科之一。多輸入多輸出技術(shù)(MIMO)作為新一代移動(dòng)通信領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)之一，也是目前移動(dòng)通信領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，更優(yōu)于單天線系統(tǒng)，MIMO技術(shù)能較好地提高信息傳輸?shù)乃俾剩纳菩畔鬏數(shù)馁|(zhì)量，提升通信容量。目前，多輸入多輸出技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于寬帶無線接入以及長期演進(jìn)(LTE)等無線通信系統(tǒng)中。
　　MIMO系統(tǒng)的性能提升與MIMO無線信道的傳輸特性關(guān)系較大。如果系

2、統(tǒng)能夠準(zhǔn)確獲得信道的狀態(tài)信息，并且充分將其利用于自適應(yīng)傳輸技術(shù)中，能顯著提升通信系統(tǒng)的系統(tǒng)容量。通信系統(tǒng)可以根據(jù)信道狀態(tài)信息進(jìn)行空時(shí)編碼，預(yù)編碼，自適應(yīng)調(diào)制，功率控制等，提升通信質(zhì)量。
　　在高速移動(dòng)的通信系統(tǒng)中，由于信道快變，當(dāng)前時(shí)刻通過信道估計(jì)出來的信道狀態(tài)信息不再適合指導(dǎo)未來時(shí)刻發(fā)射端發(fā)送下行數(shù)據(jù)。下一代蜂窩通信需要支持快達(dá)500km/h的超高移動(dòng)速度。所以有必要使發(fā)射端準(zhǔn)確獲取未來的信道狀態(tài)信息，或者直接減輕甚至克服對信道

3、狀態(tài)信息的需求，以顯著改善系統(tǒng)性能。
　　系統(tǒng)精確傳輸?shù)年P(guān)鍵在于準(zhǔn)確的信道狀態(tài)信息，由于信道預(yù)測技術(shù)能有效修正不準(zhǔn)確的信道狀態(tài)信息，是近年來MIMO增強(qiáng)技術(shù)的研究熱點(diǎn)之一。系統(tǒng)通過參考符號對當(dāng)前時(shí)刻的信道狀態(tài)信息進(jìn)行估計(jì)，并依據(jù)當(dāng)前時(shí)刻的信道狀態(tài)信息預(yù)測或者修正未來時(shí)刻的信道狀態(tài)信息，從而提升MIMO系統(tǒng)傳輸?shù)男阅堋?br>　　隨著高速鐵路的快速發(fā)展，移動(dòng)臺(tái)的移動(dòng)速度不斷提高，移動(dòng)傳播環(huán)境越來越惡劣，某些傳統(tǒng)的通信技術(shù)適用性不斷受

4、到挑戰(zhàn)，酉空時(shí)編碼技術(shù)不同于傳統(tǒng)的空時(shí)編碼技術(shù)，可以應(yīng)用于未知信道狀態(tài)信息的惡劣信道中，以克服系統(tǒng)無法正常獲取CSI的困難。
　　本文首先對MIMO信道預(yù)測與跟蹤技術(shù)進(jìn)行了研究。MIMO信道預(yù)測技術(shù)主要考察了幾種常用的信道預(yù)測算法，并通過預(yù)編碼技術(shù)對信道預(yù)測的性能進(jìn)行了進(jìn)一步驗(yàn)證。本文考察的算法包括基于MMSE和基于自適應(yīng)濾波器的預(yù)測算法?；贛MSE的預(yù)測算法思想是信道的全局統(tǒng)計(jì)特性，基于自適應(yīng)的預(yù)測算法思想是數(shù)據(jù)的局部平穩(wěn)性，

5、依據(jù)使用自適應(yīng)濾波器的種類可以分為基于NIMS(歸一化最小均方誤差)，RLS(遞歸最小二乘法)和Kalman這三種方法。最后，結(jié)合局部平穩(wěn)性和全局統(tǒng)計(jì)特性，提出了引入預(yù)測樣本迭代的信道預(yù)測策略，在預(yù)測深度加大的情況下有較好預(yù)測性能。
　　本文還對酉空時(shí)編碼技術(shù)進(jìn)行了研究，其中包括傳統(tǒng)的酉空時(shí)編碼技術(shù)和差分酉空時(shí)編碼技術(shù)，分別對兩種酉空時(shí)編碼技術(shù)在不同星座構(gòu)成，不同多普勒擴(kuò)展，不同檢測方法，不同信道時(shí)變性等方面進(jìn)行了充分的考察。最后