无线协作通信平台预编码与有限反馈科技概述

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1、无线协作通信平台预编码与有限反馈科技概述第一章绪论1.1引言随着无线通信业务和互联网业务的发展与融合，现代无线通信系统越来越清晰地呈现出两个趋势。一是通信高速率高带宽化。以长期演进系统(LongTermEvolution，LTE)为代表的第四代无线移动网络可支持100MHz带宽和1Gbps的下行速率[1]。二是移动特性与互联特性相融合[2]，上网、在线视频直播、移动导航等业务的拓展极大地推动了相关技术的研究。这两个趋势为新技术的研究和发展提供了动力，同时也给通信系统的设计提出了挑战。这些挑战包括区域间干扰抑制，移动中可靠传输通信，分布

2、式/集中式信号处理，通信系统控制开销降低等等。在这种背景下，多点协作通信技术被认为是应对上述挑战的最有效技术之一[3]。1.2无线移动通信技术的发展从上世纪80年代开始至今，随着人们对无线移动通信服务的速率和质量方面的要求不断提高，无线移动通信领域大致经历了四次变革与发展。第一代无线移动通信系统是以频分多址接入(FrequencyDivisionMultipleAccess，FDMA)技术为主的模拟通信系统，提出于20世纪80年代初，典型的代表系统是美国的高级移动服务系统(AdvancedMobilePhoneService，AMPS

3、)，日本的全接入通信系统(JapanTotalAccessmunicationSystem，JTAGS)系统以及英国的全入网通信系统技术(TotalAccessmunicationsSystem，TACS)等。20世纪90年代人们提出了以时分多址接入(TimeDivisionMultipleAccess，TDMA)和窄带码分多址接入(CodeDivisionMultipleAccess，CDMA)为主要接入技术的第二代无线移动通信系统(TheSecondGeneration，2G)。其改善了第一代移动通信的容量、制式、保密性、兼容性等

4、方面的不足。典型的代表系统是美国的基于IS-95B标准的系统和欧洲的全球移动通信系统(GlobalSystemforMobilemunication，GSM)。与前两代移动通信技术不同，第三代无线移动通信系统(TheThirdGeneration，3G)主要基于CDMA技术，包括美国提出的CDMA2000(窄带CDMA，IS-95B技术标准的升级)技术，欧洲与日本提出的A(宽带CDMA)技术，我国提出的TD-SCDMA(时分-同步CDMA)技术以及全球微波互联接入(AX)技术等。3G系统的研究和开发分成了两大阵营，一是以IEEE802

5、.16系列宽频无线标准为基础的ax阵营；另一是在第三代移动通信伙伴计划(TheThirdGenerationPartnerProject，3GPP)领导下的CDMA阵营。为了应对ax带来的挑战，3GPP组织加快了3G到4G的系统升级工作。在此基础上，3GPP组织首先进行了准4G技术LTE的标准化工作[1]。LTE系统是基于正交频分复用技术(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing，OFDM)和MIMO技术的，其标准化工作已于2009年初结束，并于2000年在全球开始商用。在LTE系统基础上，3GP

6、P组织关于第四代无线移动通信系统(TheFourthGeneration,4G)的标准化制定工作，也已经于2008年上半年启动[4]，该系统称为先进的长期演进系统(LongTermEvolutionAdvanced，LTE-A)。在短短几年中，4G系统的物理层过程的关键标准化文书，已经历了从版本8至版本10的快速发展[5]。目前，3GPP组织正在频繁地召开会议，推动该系统的发展，并预计在2012年底开始在全球商用。LTE-A系统的主要特点是，能够与LTE系统相兼容，同时具有较宽的频谱带宽(100MHz)、较高的通信速率(下行峰值速率1

7、Gbps，上行峰值速率500Mbps)、较多的业务支持，以及较好的用户体验[6]。其主要技术有增强的多输入和多输出技术、OFDM技术、有限反馈技术、频谱聚合技术、多媒体多播技术和协作通信技术[7]等等。其中，协作通信技术是提高小区边界用户数据速率，以及提高网络整体数据速率的关键技术之一。1.3课题与研究意义2009年ITU向全球征集IMT-Advanced(4G)标准的候选方案，9月份3GPP组织正式向ITU提交了LTE-Advanced。于是，在工业界和学术界，与LTE-A系统相关的技术成为了无线移动通信领域的研究热点。归功于MIM

8、O系统理论的迅速发展，协作通信技术在最近十年间得到了蓬勃发展，而协作通信技术也是LTE-A和未来移动通信系统中的关键技术。从广义来讲，近十年来无线移动通信领域的许多研究热点课题都属于协作通信范畴，比如，中继技术、多点协作