LTE系统中MU-MIMO的CSI反馈研究

论文摘要

在过去的很多年中,MIMO技术在无线通信领域的应用得到了广泛的重视。利用预编码技术的MIMO系统不仅可以提高预编码增益,还可以有效地降低多用户和多数据流的干扰。而预编码矩阵的选择和计算需要用户端向基站反馈信道状态信息。目前,LTE-A系统中的反馈方案还没有最终确定。不过,大家把反馈研究分为两个方向。一个研究方向是隐式反馈,另一个研究方向是显式反馈。隐式反馈是先假定系统要进行的传输方式,即SU-MIMO还是MU-MIMO。然后每个接收端会按照这种传输方式进行相应的反馈。隐式反馈要求接收端反馈其能够获得最大系统容量的预编码向量和相应的信道质量信息。隐式反馈方案具有反馈量小的优点,但是其缺点是降低了传输端的灵活性。与隐式反馈不同的是,显式反馈并不假定某一种传输方式,而是反馈既支持SU-MIMO又支持MU-MIMO的信道状态信息。其中,信道状态信息可以是接收端进行信道估计后的信道矩阵,特征向量或者有效信道的方向信息。显式反馈使传输端的灵活性更好,缺点是增大了反馈量。本文对隐式反馈进行了相关的研究,详细地介绍了SU-MIMO和MU-MIMO系统中基于预编码码本的反馈,并且给出了详细的理论分析和仿真结果。本文在显示反馈方面提出了一些有用的建议。提出了降低量化误差的自适应码本设计,性能更优的天线合并算法和支持SU/MU-MIMO动态切换的反馈方案。与其他的一些算法相比较,本文提出的算法具有更优的性能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 LTE-Advanced 的研究现状和标准化进展
• 1.2 MIMO 系统的有限反馈研究介绍
• 1.3 本文的研究内容和贡献
• 1.4 本文结构及内容安排
• 第二章 MIMO 的系统容量和预编码算法
• 2.1 MIMO 系统模型
• 2.1.1 SU-MIMO 系统模型
• 2.1.2 MU-MIMO 系统模型
• 2.2 MIMO 的系统容量
• 2.2.1 信道状态信息
• 2.2.2 MIMO 的信道容量计算
• 2.3 空间分集与空间复用技术
• 2.3.1 空间分集
• 2.3.2 空间复用
• 2.4 MU-MIMO 的预编码算法
• 2.4.1 信道反转预编码
• 2.4.2 SVD 预编码
• 2.4.3 信道块对角化预编码
• 2.4.4 MU-MIMO 的预编码算法仿真
• 2.5 本章小结
• 第三章 基于预编码码本的有限反馈方法
• 3.1 SU-MIMO 预编码码本反馈方法
• 3.1.1 SU-MIMO 的系统模型
• 3.1.2 基于格拉斯曼装箱的码本设计方法
• 3.1.3 用户反馈和基站调度
• 3.1.4 仿真结果
• 3.2 MU-MIMO 预编码码本反馈方法
• 3.2.1 MU-MIMO 的系统模型
• 3.2.2 MU-MIMO 的预编码码本设计
• 3.2.3 用户反馈和基站调度
• 3.2.4 仿真结果
• 3.3 本章小结
• 第四章 MIMO 的CSI 有限反馈方法
• 4.1 自适应码本的设计
• 4.1.1 自适应码本的设计原理
• 4.1.2 自适应码本的仿真结果
• 4.2 MU-MIMO 的CSI 有限反馈方法
• 4.2.1 系统模型
• 4.2.2 基于信道主特征向量的反馈
• 4.2.3 基于最小量化误差的反馈
• 4.2.4 改进的CSI 有限反馈方法
• 4.2.5 仿真结果
• 4.3 SU/MU-MIMO 动态切换的反馈方法
• 4.3.1 改进的SU/MU-MIMO 动态切换反馈方法
• 4.3.2 仿真结果
• 4.4 本章小结
• 第五章 全文总结
• 5.1 本文贡献
• 5.2 下一步的工作方向
• 致谢
• 参考文献
• 个人简历
• 攻读硕士学位期间的研究成果