基于SVM信道预测的时变TDD-MIMO信道互易性补偿方法

摘要

MIMO技术能够充分利用空间资源，在不增加系统带宽和天线总发送功率的情况下，大大提高系统的频谱利用率和信道容量，是下一代移动通信的优选技术之一。基于时分双工(TDD)模式的MIMO系统因其可以利用上下行信道互易性，发端能直接根据估计的反向链路信道状态信息进行前向链路的发端预处理，而不需要采取反馈措施，节省了额外的系统开销。但在实际情况下，由于信道的时变特性，TDD-MIMO信道互易性会遭到破坏。
　　 本文在分析了信道时变对TDD-MIMO系统信道互易性的影响的基础上，研究了基于最小二乘支持向量机(Least-Squares Support Vector Machines，LS-SVM)的时变TDD-MIMO信道预测方法，用于补偿TDD-MIMO信道互易性的损失，主要研究内容如下：
　　 1通过TDD-MIMO系统容量公式的推导，分析了信道时变对TDD-MIMO系统信道互易性的影响，并在不同的移动终端移动速度下进行了仿真分析。理论分析和仿真结果均表明，信道时变会导致TDD-MIMO系统信道互易性的损失，严重影响系统性能。
　　 2提出了基于LS-SVM的时变TDD-MIMO信道预测方法，以补偿信道时变导致的TDD-MIMO系统信道互易性的损失。仿真结果表明，该方法能有效补偿信道互易性的损失，提高系统容量。
　　 3给出了用多项式拟合来辅助LS-SVM时变信道预测方法，仿真结果表明，相比单纯基于LS-SVM的时变信道预测方法，该方法预测时间更长，能补偿更长时间内时变TDD-MIMO信道互易性的损失。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 IMT-Advanced发展状况

1.2 研究目的及意义

1.3 本文内容安排

第二章 TDD-MIMO OFDM系统原理简介

2.1 TDD技术

2.2 MIMO-OFDM系统模型

2.33GPP空时信道模型

2.4 小结

第三章 采用LS-SVM信道预测的时变TDD-MIMO信道互易性补偿方法

3.1 信道时变引起的信道不互易对TDD-MIMO系统容量的影响

3.1.1 理想时不变信道下基于SVD方法的TDD-MIMO系统容量

3.1.2 时变信道下基于SVD方法的TDD MIMO系统容量

3.1.3 仿真结果及分析

3.2 基于LS-SVM的时变TDD-MIMO信道预测方法

3.2.1 传统时变信道预测算法

3.2.2 最小二乘支持向量机(LS-SVM)原理

3.2.3 基于SVM的时变TDD-MIMO信道一步预测方法

3.2.4 基于SVM的时变TDD-MIMO信道长期预测方法

3.2.5 预测核函数和参数选择

3.3 仿真结果及分析

3.3.1 TDD-MIMO时变信道一步预测性能分析

3.3.2 TDD-MIMO时变信道长期预测性能分析

3.4 小结

第四章 采用多项式拟合辅助SVM预测的信道互易性补偿方法

4.1 多项式最小二乘拟合原理

4.1.1 曲线拟合

4.1.2 多项式最小二乘拟合

4.2 采用多项式拟合辅助的时变TDD-MIMO信道长期预测方法

4.2.1 基于先拟合的LS-SVM信道预测

4.2.2 基于后拟合的LS-SVM信道预测

4.3 仿真结果及分析

4.4 小结

结束语

致谢

参考文献