基于有限速率反馈的MIMO-OFDM系统的预编码技术研究

摘要

MIMO技术利用空间复用和空间分集可以提高系统的容量以及降低系统的误码率。OFDM技术可以在高速无线通信中有效地抵抗多径衰落。因此MIMO技术和OFDM技术的结合被认为是未来无线通信系统的最佳解决方案。
　　 预编码技术的引入是为了在低实现复杂度情况下，让发射端充分利用信道状态信息来提高系统的性能，这就需要将发射端获得的信道状态信息通过一条反馈链路传输到发射端。由于反馈信道的资源有限，论文主要研究如何利用有限速率的反馈使得系统性能得到最大的完善。
　　 预编码技术就是在发射端从一个有限的预编码码本中选出一个最优的预编码码字，将其和发射信号相乘而实现信号发射的。论文首先探讨了给定系统性能约束和给定信道信息时码本中码字选择准则和码本设计方法。码字选择准则研究包括最小奇异值准则、均方误差准则和容量准则，码本设计研究包括Lloyd矢量量化算法、Grassmannian子空间分组算法和基于DFT矩阵的码本设计
　　 为了降低MIMO-OFDM系统信道信息的反馈量，论文接着讨论了子载波分簇算法和子空间跟踪算法这两种压缩反馈量的方法。在给定系统反馈量的情况下，论文深入研究了采用预编码矩阵的插值算法来提高系统性能，仿真结果表明该方法的有效性。
　　 论文的最后工作是搭建了一个MIMO-OFDM试验系统平台，并完成了室内的MIMO-OFDM信道估计、空分复用、自适应编码调制等技术测试，给出了相应的测试结果。

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缩略语

第1章 绪论

1.1 研究背景

1.2 MIMO-OFDM技术简介

1.3 有限速率反馈预编码技术概述

1.4 本文的主要内容

第2章 MIMO-OFDM系统

2.1 MIMO信道模型

2.2 OFDM基本原理

2.3 MIMO-OFDM系统原理

2.3.1 MIMO-OFDM的系统模型

2.3.2 信道估计算法

2.3.3 信号接收算法

2.4 本章小结

第3章 有限速率反馈预编码系统

3.1 有限速率反馈预编码系统的模型

3.2 码字选择准则

3.2.1 ML接收机的码字选择准则

3.2.2 线性接收机的码字选择准则

3.3 码本设计算法

3.3.1 Lloyd矢量量化算法

3.3.2 Grassmannian子空间分组算法

3.3.3 基于DFT矩阵的码本设计算法

3.4 仿真分析

3.5 本章小结

第4章 基于有限速率反馈预编码的MIMO-OFDM系统

4.1 系统模型

4.2 MIMO-OFDM预编码系统中反馈量的压缩

4.2.1 利用频率相关性进行反馈量的压缩

4.2.2 子空间跟踪算法

4.3 基于码字插值的预编码方法

4.4 仿真分析

4.5 本章小结

第5章 MIMO-OFDM系统的实测分析

5.1 实测平台简介

5.2 OFDM符号的生成

5.3 实测数据分析

5.3.1 室内环境测试

5.3.2 走廊环境测试

5.4 预编码分析

5.5 本章小结

第6章 总结与展望

6.1 论文内容总结

6.2 进一步的研究工作

参考文献

致谢