开题报告预编码

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1、同济大学硕士研究生学位论文选题报告及论文工作计划课题名称LTE-A系统下行预编码技术研究学号1131660研究生曹文文专业、年级计算机系统结构2011级所在院、系电子与信息工程学院导师吴俊副导师选题时间2012年11月20日同济大学研究生院2012年11月20日一、立论依据12课题来源、选题依据和背景情况、课题研究目的、理论意义和实际应用价值一、课题来源、选题依据和背景情况LTE已经成为现代的主流4G技术，现已正式投入商用。LTE-A是LTE系统的后续演进系统,3GPP组织在LTE标准化工作基本完成之后即全力投入到LTE-A系统的标准化工作之中。为提高系统的吞吐量和频谱效率，LTE

2、与LTE-A下行系统均采用多输入多输出（MIMO）作为物理层的核心技术。引入多天线后，MIMO信道被分解为若干个相互独立的并行子信道，在发送端使用预编码技术，可以尽可能地消除MIMO各子信道之间的干扰，实现理论上的最大信道容量。预编码技术是在发射端已知或可以获得信道状态信息的情况下，利用信道状态信息发射信号进行预处理的技术。所为预处理，是使得待发射信号和传输信道的衰落特征相匹配，以克服在传输过程中信道对发射信号的畸变。预编码技术的关键问题在于两方面，分别是发射端如何获得和获得怎样的信道状态信息，以及如何设计预编码器。LTE-A作为LTE的后续演进系统，为进一步提高系统性能,LTE-

3、A引入3D-MIMO信道模型，即在考虑天线方向角的同时还要考虑天线的下倾角。用这样的3D波束赋形技术可以进一步降低小区干扰，提高系统容量。LTE系统中已经设计和使用2天线和4天线的预编码码本。LTE-A系统关于8天线的码本设计仍在标准化进程中。目前LTE-A系统中主要有三种码本设计，即GoB码本、差分码本和自适应码本。码本的设计对下行多天线的扩展是非常重要的，影响到上行反馈和控制信令的设计。在LTE中，对于码本的研究是基于单码本的，即采用单个PMI进行反馈即可，但是这样设计在LTE-A系统中很难达到普遍最优的性能。在LTE-A中，为了进一步提高数据速率和系统容量，引入3D-MIMO

4、信道模型，将原来的二维天线阵扩展为三维天线阵，支持多用户波束智能赋型，提高信号强度，减少用户间干扰，进一步改善无线信号覆盖性能。二、课题研究目的本课题的研究目的在于在实际系统中,由于反馈信道容量有限,采用的是基于码本的有限反馈预编码技术。为了节约有限的频谱资源，进一步提高频谱利用率，在LTE-A系统中，研究新型的3D-MIMO技术，以及在应用此信道模型的基础上，如何设计预编码矩阵，将促进LTE-A的标准化进程,推动其实际应用。三、理论意义LTE-A系统在标准化的过程中，引进了很多新型技术,3D-MIMO技术和预编码码本设计都是标准化的重要议题，对于这样一个新的信道模型，如何设计新的

5、码本，是一个非常值得研究的问题。优秀的码本设计方案，对降低系统硬件复杂度和提高系统性能都有重要影响。四、实际应用价值对于LTE-A系统而言,预编码技术是标准化工作的重点工作。引进3D-MIMO模型的预编码码本设计研究，可以进一步完善多天线技术，增大小区覆盖范围，因此更深入地满足用户大容量需求。此课题的研究是Release12以及后续演进的重点之一。12二、文献综述国内外研究现状、发展动态；所阅文献的查阅范围及手段国内外研究现状、发展动态：l多输入多输出MIMO技术第四代通信系统LTE，为用户提供各种高速无线多媒体业务，这对系统的数据传输速率提出了很高的要求[1]。MIMO技术是无线

6、通信领域的突破性技术，它利用多天线抑制信道衰落，实现尽可能高的频谱利用率,从而提高传输速率以及系统容量。MIMO技术可以使信号在空间获得阵列增益、分集增益、复用增益和干扰抵消等[2]，但是MIMO不可避免地引进了多天线干扰[3],预编码技术可以有效地消除多天线或者多用户之间的干扰[4][5]，提高系统的容量，通过预编码技术还可以简化接收端的信号处理，降低接收机实现的复杂度。根据实现方式的不同，MIMO可以分为空间复用、空间分集、波束赋形等类型[2]，根据接收端是否反射信道状态信息，MIMO可以分为开环和闭环两类[6]。空间复用是指系统将高速数据流分成多路数据流，经过编码后调制到多根

7、发射天线上进行发送，由于不同信道空间具有独立的衰落特性，因此接收端利用最小均方误差或者串行干扰删除技术，就能区分出这些并行的数据流。这种方式下，使用相同的频率资源可以获取更高的数据传输速率；空间分集是指将同一信息进行正交编码后从多根天线发射出去的方式。接收端将信号区分出来并进行合并，从而获得分集增益，编码在发射端增加了信号的冗余度，可以减小误码率；波束赋形通过对信道的准确估计，采用多根天线产生一个具有指向性的波束[7]，将信号能量集中在欲传输的方向，从而提升信号质量，