MIMO系統(tǒng)線性預編碼算法研究.pdf

1、隨著近年來移動通信系統(tǒng)的飛速發(fā)展，多輸入多輸出(MIMO)系統(tǒng)引起了人們的廣泛關(guān)注，這是由于MIMO系統(tǒng)在不消耗額外頻譜資源的情況下可以極大地提升系統(tǒng)性能，因此在下一代移動通信系統(tǒng)中已經(jīng)確認使用MIMO技術(shù)進行傳輸。但由于多天線的引入也產(chǎn)生了一些不同于傳統(tǒng)單輸入單輸出(SISO)系統(tǒng)的問題。
　　 有關(guān)文獻已經(jīng)證明，如果能夠在MIMO系統(tǒng)的發(fā)送端獲得信道的某些信息，就可以利用該信息對發(fā)射信號進行預處理以提高系統(tǒng)的傳輸速率和鏈路可

2、靠性。利用發(fā)送端信道狀態(tài)信息(CSIT)對發(fā)射信號進行預處理的技術(shù)也稱為預編碼技術(shù)。本文針對MIMO系統(tǒng)中的預編碼技術(shù)主要研究了以下幾個問題:
　　 (1)研究了大規(guī)模MIMO系統(tǒng)中低復雜度預編碼實現(xiàn)方案。傳統(tǒng)的迫零(ZF)和MMSE預編碼都需要求解矩陣的逆，而當用維度較高時求逆運算復雜度較高。提出了基于原有方案的低復雜度的迭代算法:首先將一個復數(shù)方程的形式轉(zhuǎn)化為實數(shù)范圍內(nèi)的凸優(yōu)化問題，再使用基于準確線搜索的梯度下降法來迭代搜索

3、出優(yōu)化問題的最優(yōu)解，也就是復數(shù)方程的根。同時，說明了該算法最終是收斂的，分析了收斂速度與系統(tǒng)的哪些參量有關(guān)。最后仿真比較了這種改進算法的收斂速度以及復雜度，很好的證明了本章所提算法的有效性。
　　 (2)研究了MIMO廣播信道正交波束賦形問題。在文獻[18]及文獻[52]中，前人的工作主要是基于等功率分配條件下進行的，而實際當中不同的功率分配方案，可以極大的提高系統(tǒng)性能。鑒于此，本文提出了基于SNR的等比例功率分配方案，在幾乎不

4、增加運算復雜度的條件下，大幅改進算法的性能。仿真結(jié)果表明，本文提出的功率分配方案可以提高原有的正交波束賦形方案的性能，在相應的仿真條件下最多可以獲得4dB的增益。
　　 (3)研究MIMO中繼系統(tǒng)中的預編碼問題。在對應場景下，提出一種復雜度較低的多天線中繼系統(tǒng)的線性預編碼方案。通過仿真結(jié)果表明，提出的方案性能相比不進行預編碼處理的方案，可以取得較高的容量增益，并且在給出的仿真參數(shù)條件下增益隨著中繼數(shù)目的增加而增加。