高鐵基于先驗(yàn)信息的MIMO有限反饋技術(shù).pdf

1、伴隨高速鐵路的迅速發(fā)展，鐵路通信技術(shù)也必須隨之發(fā)展。因此將下一代無線通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用到高鐵移動(dòng)通信系統(tǒng)中勢在必行。多輸入多輸出(MIMO)是LTE系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，可通過實(shí)現(xiàn)空分復(fù)用和用戶分集提高系統(tǒng)的傳輸速率和魯棒性，將是未來鐵路通信發(fā)展的主流趨勢之一。但MIMO系統(tǒng)在通信過程中需要反饋系統(tǒng)的信道狀態(tài)信息，這將會(huì)占用系統(tǒng)的頻帶資源并且降低系統(tǒng)的效率。同時(shí)，在高速鐵路場景下，由于列車的移動(dòng)速度較高，將會(huì)導(dǎo)致MIMO系統(tǒng)的有限反饋

2、信息過時(shí)無效或信息出錯(cuò)等問題，無法獲得較高的系統(tǒng)性能增益。因此，需要研究有效的方法，使有限反饋的MIMO技術(shù)適用于高鐵通信場景。
　　本文在分析了MIMO有限反饋系統(tǒng)線性預(yù)編碼與相應(yīng)的用戶選擇方案在高移動(dòng)場景下的性能后，總結(jié)出影響MIMO有限反饋系統(tǒng)性傳輸速率的因素，主要包括由高移動(dòng)速度造成的反饋時(shí)延和影響反饋信息精確度的反饋比特?cái)?shù)。
　　利用高鐵覆蓋呈帶狀分布的地理特點(diǎn)以及通過列控信息可獲的列車的位置與速度信息的條件，本文

3、提出了利用先驗(yàn)信道矩陣修正反饋信道矩陣的方案和基于列車位置信息自適應(yīng)調(diào)整反饋比特?cái)?shù)的有限反饋方案。從理論分析和仿真結(jié)果中可以看出，對反饋信息進(jìn)行有效修正后，系統(tǒng)的誤碼率(BER)性能和吞吐量性能均獲得有效地提升。當(dāng)列車在200km/h的移動(dòng)速度情況下，系統(tǒng)在30dB的信噪比(SNR)情況下，系統(tǒng)吞吐量性能獲得將近10.3％的提升，BER降低了將近一個(gè)數(shù)量級。同時(shí)在低SNR區(qū)域降低反饋比特?cái)?shù)，高信噪比區(qū)域提升了系統(tǒng)傳輸速率性能。
　

4、　另一方面，由于多用戶MIMO有限反饋系統(tǒng)用戶選擇過程和預(yù)編碼過程所需的信道狀態(tài)信息的精確度的差異，即用戶選擇和預(yù)編碼過程量化比特?cái)?shù)可以不同，本文據(jù)此提出一種多用戶MIMO的兩階段反饋方案，即第一階段采用低反饋比特?cái)?shù)的每用戶酉速率控制(PU2RC)方案進(jìn)行用戶選擇，第二階段使用高反饋比特?cái)?shù)的迫零波束成形(ZFBF)進(jìn)行預(yù)編碼。對該方案對傳輸sum-rate性能和反饋開銷上進(jìn)行仿真和數(shù)值分析，結(jié)果表明該方案能夠在低算法復(fù)雜度情況下有效的提