MIMO中繼系統的預編碼算法研究.pdf

1、中繼技術通過配置若干中繼節(jié)點，可有效提高系統的傳輸能力和覆蓋范圍，多輸入多輸出(Multiple-Input Multiple-Output，MIMO)技術通過增加發(fā)射端和接收端的天線數量，可明顯提高系統容量和頻譜利用率。研究表明，通過在發(fā)射端、中繼端和接收端配置多根天線，并結合MIMO處理技術(如預編碼技術及信號檢測技術等等)可進一步提升系統性能。然而在實際MIMO中繼系統中，由于信道估計技術的局限性和天線之間的短距特性，信道估計誤差

2、及天線之間相關性的存在不可避免。因此，本文重點針對幾種常見的MIMO中繼系統，研究在信道存在估計誤差及天線之間存在相關性條件下的預編碼算法，以改善系統的性能，增強系統的魯棒性。論文的主要研究工作如下：
　　1.針對單用戶MIMO中繼系統，在信道存在估計誤差及天線之間存在相關性的條件下，提出一種基于最小均方誤差準則(Minimum Mean Squared Error，MMSE)的預編碼算法。通過在接收端引入線性系數，本文將約束優(yōu)化

3、問題轉化為僅含有發(fā)射端預編碼矩陣和接收端處理矩陣的兩個子凸優(yōu)化問題，并分別采用拉格朗日極值法、梯度下降法求解，最后通過迭代法優(yōu)化發(fā)射端預編碼矩陣和接收端處理矩陣。仿真結果顯示，與未能綜合考慮各個節(jié)點的預編碼算法相比，采用所提算法可進一步改善系統的BER性能。
　　2.針對多用戶MIMO中繼系統，考慮信道存在估計誤差及天線之間存在相關性，提出一種基于MMSE準則的預編碼算法。不同于單用戶MIMO中繼系統的預編碼算法，本文將約束優(yōu)化問

4、題拆分成三個含有變量矩陣的子凸優(yōu)化問題，并分別采用CVX工具箱、拉格朗日極值法和直接求導法分別求解發(fā)射端預編碼矩陣、中繼端預編碼矩陣和接收端處理矩陣，最后通過交替迭代聯合優(yōu)化。仿真結果顯示，本文所提算法相較于僅考慮中繼端的預編碼算法確實能提升BER性能。
　　3.在研究單用戶MIMO中繼系統和多用戶MIMO中繼系統預編碼算法的基礎上，針對MIMO多中繼系統，綜合考慮各個節(jié)點天線之間的相關性及信道估計誤差，提出一種基于MMSE準則的