Capacity of hybrid open-loop and closed-loop MIMO with channel uncertainty at transmitter

摘要

Monen lähetin- ja vastaanotinantennin tekniikat (multiple-input multiple-output, MIMO) ovat olleet laajan kiinnostuksen kohteena langattomasa tietoliikenteessä. Ne lupaavat huomattavaa lisäystä tiedonsiirtokapasiteettiin ja -kantamaan ilman että joudutaan lisäämään kaistanleveyttä tai lähetystehoa. Avoimen kontrollisilmukan lähetysdiversiteettimenetelmillä, kuteen esimerkiksi ns. tila-aika koodeilla, voidaan saavuttaa suurin osa kanavan kapasiteetistä. Nämä koodit on suunniteltu olettaen, että lähettäjällä ei ole etukäteistietoa kanavasta. Tässä diplomityössä tutkitaan tapausta, jossa lähettäjällä on osittaista, mutta ei täydellistä etukäteistietoa kanavasta. Työssä tarkastellaan myös menetelmiä parantaa ennalta annettua koodia, kun otetaan huomioon kanavatiedon epäteydellisyys. Kanavatiedon epäteäydellisyyttä mallinnetaan tilastollisesti, käytettävissä olevan tiedon ja täsmällsen tiedon korrelaatiomatriisin kautta. Suorituskykymittarina käytetään ergodista keskinäisinformaatiota, mikä johtaa siihen, että ratkaistava optimointiongelma edellyttää numeerista ratkaisemista. Työssä kehitetään tehokas analyyttinen aproksimaatio, jota voidaan käyttää kun kanavakertoimet häipyvät riippumattomasti. Tuloksena olevaa yksinkertaista yhtälöä voidaan käyttää laskemaan korreloituneen Rice:n jakauman mukaan häipyvän vektorikanavan keskimääräinen kapasiteetti. Simulaatiotulokset osoittavat huomattava suorituskyvyn parantumista, kun verrataan tavanomaisiin lähetysmenetelmiin. Ehdotetun aproksimaation tarkkuus todennetaan vertaamalla numeerisiin tuloksiin.