mimo系统低复杂度功率分配算法研究

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1、汕头大学工学院2010届硕士学位论文诸如无线传输技术和核心网技术是家族式的；多种标准并存难以实现全球漫游，最大数据速率达不到2Mbps，无法满足用户对最高带宽的要求等。目前，数字蜂窝网开始进入实用阶段，正方兴未艾之时，关于未来移动通信也称B3G或4G移动通信系统的讨论也已如火如荼地展开。MIMO技术是无线移动通信领域天线技术的重大突破，该技术能在不增加带宽的情况下成倍地提高通信系统的频谱利用率与系统容量，是4G系统中的核心技术之一。未来移动通信系统将能容纳更庞大的移动用户数、且改善现有通信品质不良，以及达到高速数据传输的要求，以提供全球

2、性优质服务，来满足人们在任何时间、任何地点与任何个人进行通信的愿望。从移动通信系统数据传输速率看，第一代模拟式只提供语音服务；第二代数字式移动通信系统GSM承载业务所能提供的数据速率传输速率为9.6Kbit/s，1998年商用的HSCSD技术实现了57kbit/s的数据速率，1999年引入的GPRS将实现超过100kbit/s的数据速率，而EDGE技术可实现超过300kbit/s的数据速率，第三代移动通信系统的主要目标是将包括卫星在内的所有网络融合。第三代系统将能够在广域网上实现384kbit/s的数据速率，在办公室和家中还可以达到2M

3、bit/s；而第四代移动通信系统还是多功能集成的宽带移动通信系统，是宽带接入IP系统。它的最高数据速率从第三代系统的2Mbit/s提高到100Mbit/s，对高速移动的用户能够提供150Mbit/s的高质量的影像服务。1.2研究现状及本论文研究意义在无线通信技术发展早期，为了对抗信道的时变衰落性，在设计系统时总是考虑到信道处于衰落最大时能够正常地进行通信，于是通过加大发射机的发射功率、使用低阶调制和冗余较多的纠错码来保证通信的质量。这种策略固然能够保障信道在处于深衰落时通信能够正常地进行，但是它却降低了通信系统的吞吐量，亦即通信的效率不

4、高。随着科技水平的不断进步，人们开始采用链路自适应技术来对抗无线信道的时变衰落性，以期达到较好的通信效果并提高系统的吞吐量以及频率效率。在发射端可随信道状态变化动态调节的参数包括发射功率、调制编码方式以及数据帧的帧长等等。3MIMO系统低复杂度功率分配算法研究链路自适应分配技术是提高无线宽带系统频谱利用率的关键技术之一，其主要思想是根据不同业务、不同服务质量，以及子信道的瞬间特性动态地分配数据比特和传输功率，达到提高系统频谱效率、充分利用信道资源的目的。链路自适应分配技术能够利用无线信道时变的特点，最大限度地发送信道，从而有效提高系统的

5、传输效率，这一点在无线通信中尤其重要。但是与有线通信相比，无线通信因其传播的开放性面临两大困难：一是多径小尺度的瑞利衰落，由于无线环境及电磁波本身的传播特性，使得在接收端接收到的信号多个样本的时间、幅度和相位都不同，叠加导致的结果是同相叠加而加强，反相叠加而减弱。因而，接收信号的幅度将急剧变化，即产生衰落[1][2]。另一个是频谱资源相对有限，因此需要大力提高频谱资源的利用率。现有的链路自适应分配技术研究的思想是通过采用自适应功率分配技术来克服无线信道的时变衰落，从而充分利用信道状态信息(ChannelStateInformation,

6、CSI)提高系统的功率效率。在传统的单天线系统中，功率分配技术通常可以直接根据信道状态来为数据流分配发射功率，然而在MIMO系统中由于空时无线信道会造成不同天线的发送信号在接收端的混叠[5]，系统信道参数在此时已不能作为系统功率分配方案设计的直接依据。利用基于奇异值分解(SingularValueDecomposition,SVD)的预编码技术为MIMO系统中的功率分配提供了一种有效地方法，它将MIMO信道对角化为一组等效的并行单天线信道[3],这样就可以采用与单天线系统中类似的功率分配技术[4],从而有效地提高了系统的功率效率。本文提

7、出了一种基于(QR)分解的功率分配算法，以发挥QR分解复杂度相对低及对系统的平均误码率影响不大的优点，有效地与预编码技术相结合来控制功率分配。与以往的功率分配算法相比，该算法只需要利用部分信道状态信息，减少了MIMO系统需要的反馈信息量，提高了信道的利用率，并且平均误码率性能接近了注水功率分配算法下的平均误码率性能，同时大大降低了算法的复杂度。1.2内容安排本论文的研究重点为MIMO技术的功率分配算法研究，核心在于提出QR分解与预编码技术相结合的一种新的低复杂度功率分配算法。在大量阅读参考文献的基础上，详细的分析了MIMO系统各种功率分

8、配的优缺点。针对QR分解的特征和预编码技术两大研究热点，抓住二者所拥有4汕头大学工学院2010届硕士学位论文的优点具备可结合性，在此前提下，构建了QR分解与预编码系统结合的功率分配系统。在保证传输优良误码性