MIMO無線通信自適應技術(shù)研究.pdf

1、實現(xiàn)高速率多媒體數(shù)據(jù)傳輸已經(jīng)成為無線通信系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢，要達到這一目標，關(guān)鍵在于信道容量的提高，而容量的增加單純依靠增大帶寬和(或)發(fā)射功率是不可行的。多輸入多輸出系統(tǒng)(Multi-Input Multi-Output，MIMO)在無線鏈路兩端均使用多天線，通過空時聯(lián)合的信號處理方式，能夠獲得遠高于傳統(tǒng)的單天線鏈路的頻譜效率和傳輸可靠性。
　　 本文針對MIMO無線通信中自適應傳輸?shù)娜舾蓡栴}進行了研究，并取得了如下成果：

2、r>　　 1.針對發(fā)射功率受限的自適應調(diào)制MIMO系統(tǒng)中由于調(diào)制方式的有限性和離散性而導致的功率剩余問題，提出功率比特自適應算法，該算法通過對剩余可用功率進行空域或空時域聯(lián)合再分配，能夠提高頻譜效率。仿真結(jié)果表明，所提算法能夠有效改善頻譜效率，并且復雜度低，易于實現(xiàn)。
　　 2.結(jié)合IEEE802.11n簇信道(Clustered MIMO channels)，以均勻線陣、均勻圓陣和星形陣形成的復合天線結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，同時考慮空分

3、復用和波束形成兩種典型的MIMO傳輸機制，提出一種由基站與移動臺綜合利用瞬時信道信息和空間統(tǒng)計信息，共同完成傳輸方式和天線陣列選擇的自適應算法。與完全基于信道統(tǒng)計信息的自適應方法相比，該算法能夠獲得更高的各態(tài)歷經(jīng)容量，逼近最優(yōu)選擇的結(jié)果。并且復雜度低，只需要很少的反饋開銷。
　　 3.針對多用戶MIMO下行鏈路，提出一種通信方式與反饋開銷動態(tài)變化的分布式調(diào)度算法。采用該方法，各移動用戶根據(jù)信道狀態(tài)選擇與基站的通信方式，并向基站自

4、適應反饋信道信息；基站根據(jù)反饋信息選擇用戶子集與之通信，并采用預編碼方法消除共道干擾。所提算法由基站和移動臺聯(lián)合完成用戶調(diào)度及通信方式選擇，系統(tǒng)反饋開銷由各用戶的信道狀態(tài)共同決定，能夠適應通信環(huán)境而動態(tài)改變。與已有方法相比，該算法能夠以合理的反饋開銷獲得更高的系統(tǒng)容量和更好的誤碼性能。
　　 4.我們對多用戶MIMO下行鏈路降低反饋信息開銷的方法進行了研究，引入閾值機制與傳輸方式自適應機制，提出兩種低反饋開銷自適應傳輸策略。采用

5、所提策略，各個移動臺完成信道估計，選擇適當?shù)膫鬏敺绞讲⒎答佇诺佬畔?。若用戶信道質(zhì)量低于預設(shè)閾值，則該用戶保持靜默，不嘗試接入信道資源。基站根據(jù)反饋信息從候選用戶集合中選擇一個并與之通信。所提策略中，第一個采用單閾值機制，并根據(jù)該閾值推導出傳輸方式選擇準則；另一策略采用雙閾值，其中嚴格閾值用于進一步降低系統(tǒng)開銷，寬松閾值用于保證系統(tǒng)的中斷性能。理論分析和仿真結(jié)果表明，與不設(shè)置閾值的策略相比，單閾值方法能夠在獲得好的吞吐量性能的同時有效降低

6、系統(tǒng)反饋開銷；與采用單閾值的方法相比，雙閾值策略能夠以極低的吞吐量損失換取反饋開銷的進一步降低，同時保證好的系統(tǒng)中斷性能。
　　 5.提出一種多用戶MIMO下行傳輸策略，解決了無可用信道信息場景中的MIMO廣播信道通信問題。應用該策略，基站選擇一組用戶同時通信，每個用戶對應一根基站發(fā)射天線；移動用戶利用獨立分量分析的算法從接收混合信號中分離出屬于自己的信號分量。仿真結(jié)果表明，在無信道信息的情況下，采用本策略能夠成功實現(xiàn)下行通信。