LTE-A上行链路自适应传输方法研究

摘要

为满足未来移动通信系统对更高数据传输速率的迫切需求，达到或者超过国际电信联盟的要求，建立真正的第四代移动通信技术标准，3GPP组织开发了高级长期演进(LTE-A)项目。LTE-A是LTE项目的演进版本，其上行链路采用多输入多输出(MIMO)和单载波频分多址(SC-FDMA)相结合的技术，能够有效的对抗频率选择性衰落并显著提高系统频谱效率。本论文针对LTE-A上行链路系统开展自适应传输方法的研究。
　　 首先，研究了上行链路多用户MIMO自适应传输方法。基于上行链路多用户的MU-MIMODFT-S-OFDM系统模型，推导了MU-MIMODFT-S-OFDM系统的信干噪比计算公式，研究了上行多用户自适应传输方法。该自适应传输方法对一个用户的所有频带采用相同的调制编码方案，调制编码方案根据MMSE频域均衡后每个用户的信干噪比进行选择。对自适应传输方法的性能进行仿真评估，仿真结果表明:上行链路多用户MIMO自适应传输方法可以在满足较低误码字率的条件下，有效地提升上行链路系统的频谱效率。
　　 其次，研究了LTE-A上行链路MIMODFT-S-OFDM系统的自适应传输方法。根据LTE-A上行链路MIMODFT-S-OFDM系统的接收信号模型，推导了MMSE均衡后系统的SINR计算公式。以最大化MIMO信道的数据传输速率为目标，确定了一种适用于上行链路的自适应传输方法，即采用基于MMSE和速率性能指标的准则进行秩（即空分复用层数）、预编码矩阵的联合选择，然后依据平均信噪比映射方法进行调制编码方式的选择。接收端根据信道状态信息进行秩、预编码矩阵和调制编码方式的选择并反馈至终端，终端利用接收到的反馈信息调整发送信号的传输方式进行自适应传输。仿真结果表明:LTE-A上行链路MIMODFT-S-OFDM系统的自适应传输算法可以保持较低误码字率的条件下，最大限度地提升系统的频谱效率，并且能够有效地自适应于MIMO信道环境的变化。
　　 最后，研究了LTE-A上行链路MIMODFT-S-OFDM系统自适应传输下的软干扰抵消迭代检测算法。根据循环前缀分块传输系统的特点，对MIMODFT-S-OFDM系统的数学模型进行简化，研究了MMSE软干扰抵消迭代检测算法。为了更为有效地克服多天线干扰和码间干扰，提出了改进的MMSE-SQRD软干扰抵消迭代检测算法，并利用分块传输系统信道矩阵的循环特性和上三角矩阵的性质来进一步降低算法的复杂度。在采用自适应传输算法的上行链路系统中，对改进的MMSE-SQRD软干扰抵消迭代检测算法进行仿真。仿真结果表明:改进的MMSE-SQRD软干扰抵消迭代检测算法能够有效地提升自适应传输系统的性能。

目录

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摘要

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表格目录

数学符号说明

英文缩略语表

第1章 绪论

1．1 LTE-A系统概述

1．2 DFT-S-OFDM与MIMO传输技术

1．3 软输入软输出迭代检测译码

1．4 自适应传输方法

1．5 主要研究内容和论文安排

第2章 LTE-A物理层标准概述

2．1 引言

2．2 帧结构

2．3 上行时隙结构和物理资源

2．4 上行物理信道

2．5 上行多址接入技术

2．6 本章小结

第3章 上行链路多用户MIMO自适应传输方法

3．1 引言

3．2 系统模型

3．3 多用户MIMO自适应传输方法

3．3．1 MU-MIMO DFT-S-OFDM系统SINR分析

3．3．2 链路自适应参数计算方法

3．4 仿真结果与分析

3．5 本章小结

第4章 MIMO DFT-S-OFDM系统的自适应传输方法

4．1 引言

4．2 系统模型

4．3 MIMO DFT-S-OFDM系统SINR计算

4．4 自适应传输方法

4．4．1 预编码码本

4．4．2 基于MMSE和速率的自适应传输方法

4．4．3 基于吞吐量的自适应传输方法

4．5 仿真结果与分析

4．6 本章小结

第5章 链路自适应传输下的迭代检测方法

5．1 引言

5．2 软输入软输出的MMSE迭代检测算法

5．3 改进的MMSE-SQRD迭代检测算法

5．4 仿真结果与分析

5．5 本章小结

第6章 总结与展望

6．1 全文总结

6．2 进一步研究的问题

参考文献

硕士期间的研究成果

致谢