MIMO中繼系統(tǒng)的預(yù)編碼算法研究.pdf

1、中繼技術(shù)通過(guò)配置若干中繼節(jié)點(diǎn)，可有效提高系統(tǒng)的傳輸能力和覆蓋范圍，多輸入多輸出(Multiple-Input Multiple-Output，MIMO)技術(shù)通過(guò)增加發(fā)射端和接收端的天線(xiàn)數(shù)量，可明顯提高系統(tǒng)容量和頻譜利用率。研究表明，通過(guò)在發(fā)射端、中繼端和接收端配置多根天線(xiàn)，并結(jié)合MIMO處理技術(shù)(如預(yù)編碼技術(shù)及信號(hào)檢測(cè)技術(shù)等等)可進(jìn)一步提升系統(tǒng)性能。然而在實(shí)際MIMO中繼系統(tǒng)中，由于信道估計(jì)技術(shù)的局限性和天線(xiàn)之間的短距特性，信道估計(jì)誤差

2、及天線(xiàn)之間相關(guān)性的存在不可避免。因此，本文重點(diǎn)針對(duì)幾種常見(jiàn)的MIMO中繼系統(tǒng)，研究在信道存在估計(jì)誤差及天線(xiàn)之間存在相關(guān)性條件下的預(yù)編碼算法，以改善系統(tǒng)的性能，增強(qiáng)系統(tǒng)的魯棒性。論文的主要研究工作如下：
　　1.針對(duì)單用戶(hù)MIMO中繼系統(tǒng)，在信道存在估計(jì)誤差及天線(xiàn)之間存在相關(guān)性的條件下，提出一種基于最小均方誤差準(zhǔn)則(Minimum Mean Squared Error，MMSE)的預(yù)編碼算法。通過(guò)在接收端引入線(xiàn)性系數(shù)，本文將約束優(yōu)化

3、問(wèn)題轉(zhuǎn)化為僅含有發(fā)射端預(yù)編碼矩陣和接收端處理矩陣的兩個(gè)子凸優(yōu)化問(wèn)題，并分別采用拉格朗日極值法、梯度下降法求解，最后通過(guò)迭代法優(yōu)化發(fā)射端預(yù)編碼矩陣和接收端處理矩陣。仿真結(jié)果顯示，與未能綜合考慮各個(gè)節(jié)點(diǎn)的預(yù)編碼算法相比，采用所提算法可進(jìn)一步改善系統(tǒng)的BER性能。
　　2.針對(duì)多用戶(hù)MIMO中繼系統(tǒng)，考慮信道存在估計(jì)誤差及天線(xiàn)之間存在相關(guān)性，提出一種基于MMSE準(zhǔn)則的預(yù)編碼算法。不同于單用戶(hù)MIMO中繼系統(tǒng)的預(yù)編碼算法，本文將約束優(yōu)化問(wèn)

4、題拆分成三個(gè)含有變量矩陣的子凸優(yōu)化問(wèn)題，并分別采用CVX工具箱、拉格朗日極值法和直接求導(dǎo)法分別求解發(fā)射端預(yù)編碼矩陣、中繼端預(yù)編碼矩陣和接收端處理矩陣，最后通過(guò)交替迭代聯(lián)合優(yōu)化。仿真結(jié)果顯示，本文所提算法相較于僅考慮中繼端的預(yù)編碼算法確實(shí)能提升BER性能。
　　3.在研究單用戶(hù)MIMO中繼系統(tǒng)和多用戶(hù)MIMO中繼系統(tǒng)預(yù)編碼算法的基礎(chǔ)上，針對(duì)MIMO多中繼系統(tǒng)，綜合考慮各個(gè)節(jié)點(diǎn)天線(xiàn)之間的相關(guān)性及信道估計(jì)誤差，提出一種基于MMSE準(zhǔn)則的