mimo系统传输优化理论与算法设计

《mimo系统传输优化理论与算法设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、隶．初大◆坚博士学位论文万方数据MIMO系统传输优化理论与算法设计专业名称：信息与通信工程研究生姓名：沈弘导师姓名：赵春明教授万方数据TRANSMISSION0PTIMIZATIONFORMIMOSYSTEMS：THEORYANDALGORITHMDESIGNSADissertationsubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofDoctorofEngineeringBYSHENHongSupervisedby：Prof．ZHAOChun-mingSchoolofInformationScie

2、nceandEngineeringSoutheastUniversityOctober18，2014万方数据东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特另,JJm以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：边匕塾日期：竺!丝!!：抄东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图

3、书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布(包括刊登)论文的全部或部分内容。论文的公布(包括刊登)授权东南大学研究生院办理。研究生签名：油易万方数据摘要近年来，随着众多新型移动应用不断涌现，人们对高质量无线数据业务的需求也目益增长。从通信物理层传输的角度来看，由贝尔实验室发明的多输入多输出(MIMO，Multiple．InputMultiple．Output)技术是应对这一需求的最有效途径之一。该技术的优点

4、在于利用空间资源提高系统的有效性和可靠性。为了进一步提高传输性能，近期关于MIMO技术的研究热点已经从传统的单用户MIMO转向一些更为复杂的场景，例如多用户MIMO、多小区MIMO和中继MIMO等。在各类MIMO系统中，一个重要的课题是研究如何利用信道状态信息(CSI，ChannelStateInformation)设计性能优异的收发信机，从而充分挖掘MIMO信道的潜在优势。实际系统中，由于信道估计、量化反馈以及反馈时延等因素，通常只能获得非理想CSI，而这往往会导致严重的性能损失。因此，在设计收发信机时必须将CSI误差考虑在内，从而提高系统在非理想C

5、SI场景下的性能。本论文对几类MIMO系统的鲁棒收发信机优化进行了深入研究。具体而言，论文作出了以下主要贡献：首先，针对存在非理想CSI的下行多用户MIMO系统，第二章提出了一种新颖的发射预编码算法。利用信道在时域的相关性，将用户的接收机信息融入传统的信漏噪比(SLNR，Signal．to．Leakage-plus-NoiseRatio)预编码设计中，获得优于SLNR方案的性能。之后，着重考虑提高该方案对非理想CSI的鲁棒性。通过引入统计鲁棒性(StatisticalRobustness)的设计思想，先后针对反馈时延和量化反馈这两种CSI非理想因素探讨

6、了鲁棒预编码优化。在上述工作的基础上，本章又设计了一种高效的功率分配方法用于进一步提高系统性能。此外，论文还将所提出的预编码算法推广至多小区MIMO系统中。仿真结果表明，该发射预编码可以提供比传统方案更优的性能。然后，第三章从最差情况鲁棒性(Worst-CaseRobustness)的角度研究了非再生(Nonregenerative)中继MIMO系统的鲁棒收发信机优化问题。依据最小均方误差(MMSE，MinimumMean-SquareError)准则，首先将鲁棒设计问题建模为一个最小化最大值问题。接着，通过将原问题分解为关于分别优化中继预编码和信宿接

7、收机的两个子问题，论文证明在一定条件下每个予问题的最优解都具有信道对角化结构。随后，利用这一发现将以复数矩阵为优化变量的子问题转换为等价的标量问题，并设计了高效的数值求解算法。在此基础上又提出一种迭代算法用于联合优化中继预编码和信宿接收机，该算法只涉及简单的标量运算且收敛速度快。最后通过仿真验证了所提出的鲁棒收发信机设计在性能上的优势。与前一章工作不同的是，论文第四章以系统互信息量(MI，MutualInformation)为目标函数，探讨非再生中继MIMO系统的最差情况鲁棒预编码优化。首先对单数据流传输这一特殊情况进行研究。针对乘性CSI误差模型，通

8、过直接求解鲁棒优化问题得到了该问题最优解的闭合形式；对于加性CSI误差，由于相应的优化问题难以