基于有限反馈的mimo自适应传输技术

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1、摘要多输入多输出(Multiple．InputMultiple．Output)技术可以显著的提高系统的频谱效率和改善通信质量，是下一代移动通信系统的关键技术。为了最大限度的提高系统的吞吐量或者分集度，需要发送端采用功率注水、最优波束成型以及预编码等传输技术。这类技术需要发送端已知完整的信道信息，但是由于无线信遭环境的时变特性，在实际系统中难以实现。另—方面．基于开环的空时编码等技术，虽然不需要发送端获知信道信息，但是不能获得很大的性能增益。与之相比，仅需要发送端已知部分信道信息的闭环传输系统可以结合两者的优点，从而更具有实际意义。本文以

2、有限反馈自适应传输系统为研究对象，从码本设计、时问相关信道下的反馈量压缩和空间相关信道下的码本自适匣三个方面展开研究。基于部分信道信息的闭环传输系统有多种实现方式。包括均值反馈，方差反绩和基于码本的有限反馈等。其中，有限反馈技术由于结构简单，可以通过极小的反馈量获得可观的性能增益，得到了广泛关注。在最新移动通信LTE标准以及最新无线城域网标准WiMAX等业界标准中。都选择了有限反馈技术作为闭环传输的主要方案。有限反馈技术的首要问题是设计复杂度低，性能优良的码本。本文从接收信噪比和信道容量的角度出发，研究了独立同分布瑞利衰落信道下波束成型

3、和空分复用系统中码本设计的具体算法。仿真结果表明，设计出的码本具有良好的误码率性能和较小的信道容量损失。当系统的多普勒频移较小时，信道存在一定的时间相关性。利用相邻传输周期内信道信息存在相关性，可以进—步降低反馈量。本文采用了马尔可夫链对时间相关信道进行建模，根据系统所用的码本将连续的信道取值空间戈I扮为若干个区域作为马尔可夫链的状态空间，从系统吞吐量的角度出发，研究了—种定长的结构简单的反馈量压缩算法。理论分6-Yal仿真结果表明，反馈信息的延时和多普勒频移是影响反馈量压缩算法效率的主要因素。当天线间距较小或信道环境中散射体不够丰富时

4、，发送端和接收端天线阵列呈现出空间上的相关性。空间上的相关性会影响信道容量和分集度，并且增加了码本设计的难度。信道的统计信息可以提供空间相关的部分信息，因而可以用来改善系统性能。本文研究了空间相关倍道下，信道统计信息与有限反馈系统之间的关系，提出了基于弦距离的码本变换及相关的码本自适应算法。仿真结果表明，在发送相关阵条件数较大，接收相关阵条件数较小时，自适应码本相对于固定不变的码本有较高的性能增益。关键宇：MIMO系统，信遭状态信息，有限反馈，自适应传输，弦距离，马尔可夫链，有限反馈吞吐量增益，码本旋转和收缩ABSRACTABSTRAC

5、TMultiple—InputMultiple—Output(MIMO)，whichisoneofthekeytechnologyinnextgenerationmobilecommunicationsystem，c锄dramaticallyincreasesystemspectralefficiencyandimprovequalityofservice．Inordertoincreasesystemthroughputordiversityorder,itisnecessarytoadopttransmissiontechnolog

6、ysuchaspowerwaterfilling。optimalbcamformingantipreceding．Duetotime-variabilityofwirelesschannelenvironment,itisimpracticaltoapplytheminrealsystemswithoutfullchannelstateinformation(csD．Ontheotherhand，Open-looptransmissiontechnologysuchasspace-timecodingrequiresnoCSItobea

7、vailableatthetransmitter．Asno-CSlleadstopessimisticdesigns。close-looptransmissionsystemswithpartial—CSIpromisetohavegreatpracticalvaluebecausetheyarecapableoftakingadvantagesfrombothtechnologymentionedbefore．Thisthesisworksonlimitedfeedbackbasedadaptivetransmissionsystem

8、，whichencompassescodebookdesign，feedbackcompressionintemporal-correlatedchannelandcodcbookadaptationins