低復雜度多用戶MIMO預編碼方法.pdf

1、隨著數(shù)據(jù)業(yè)務的飛速增長和頻譜資源的日趨緊張，能夠利用空間資源的多輸入多輸出(multi-inputmulti-output,MIMO)技術成為未來無線通信系統(tǒng)中的一個關鍵技術，其通過在發(fā)送端和接收端配置多根天線來成倍提高系統(tǒng)的傳輸速率和頻譜效率。多用戶MIMO下行鏈路中，基站同時同頻向多個用戶發(fā)送數(shù)據(jù)，各用戶會收到來自其它用戶的干擾信號，由于用戶間沒有協(xié)作，通常在基站對發(fā)送信號作預編碼。針對不同的通信場景，如何利用發(fā)送端已知的信道狀態(tài)信

2、息設計不同準則下（例如最大化“和速率”、最小化均方誤差等）的預編碼方法一直是MIMO無線通信領域的研究熱點，而且具有重要的實際應用價值。
　　 本文分析總結(jié)了預編碼技術的相關理論，通過對現(xiàn)有預編碼方法的分析和討論可知：線性預編碼通常較非線性預編碼更易實現(xiàn)，但其仍存在運算復雜度過高的問題，因此，具有更低復雜度且兼顧系統(tǒng)性能的線性預編碼方法，還有待進一步研究。另外，由于實際系統(tǒng)中發(fā)送端很難知道精確的信道狀態(tài)信息，還要進一步考慮如何改

3、善多用戶MIMO預編碼方法對非精確信道狀態(tài)信息的魯棒性。
　　 本文針對兩種場景下的預編碼方法分別展開研究，第一，發(fā)送端已知精確信道狀態(tài)信息時，設計一種低復雜度預編碼方法；第二，發(fā)送端已知非精確信道狀態(tài)信息時，改善該低復雜預編碼方法對信道狀態(tài)信息存在誤差時的魯棒性。通過對上述兩個問題的研究，本文的主要工作和貢獻如下：
　　 1．發(fā)送端已知精確信道狀態(tài)信息時的低復雜度預編碼方法
　　 分析了規(guī)則塊對角化方法的預編碼

4、矩陣所具有的特定結(jié)構(gòu)，并基于該特定結(jié)構(gòu)提出了一種新的低復雜度線性預編碼方法，推導了預編碼矩陣的最終形式。該方法固定了總預編碼矩陣中前一部分的取法，只需對后一部分中的塊對角矩陣的各個子塊進行優(yōu)化計算，避免了現(xiàn)有方法中對高維矩陣的多次優(yōu)化計算。在此基礎上證明了該方法與規(guī)則塊對角化方法的等效性，并給出了預編碼矩陣的復雜度分析。理論和仿真結(jié)果表明，該方法在不損失和速率性能的同時，有效地降低了預編碼矩陣的運算復雜度。
　　 2．發(fā)送端已知

5、非精確信道狀態(tài)信息時的低復雜度預編碼方法
　　 建立了信道誤差模型，并分析了信道誤差給預編碼系統(tǒng)帶來的影響，推導了非精確CSIT下利用信道誤差統(tǒng)計特性的魯棒預編碼方法，并基于該魯棒預編碼方法的等效信道矩陣，通過修改的最小均方誤差準則，提出了一種改進的魯棒預編碼方法。在此基礎上，針對有限反饋系統(tǒng)，通過對信道誤差方差的估計得到了減小反饋開銷的魯棒預編碼方法。理論和仿真結(jié)果表明，提出的魯棒預編碼方法和改進的魯棒預編碼方法在發(fā)送端信道狀