论文摘要
未来多天线宽带无线通信系统对数据传输速率与质量及系统吞吐量提出了越来越高的要求，在单用户下行链路中，由于受移动用户终端体积与功耗等限制，获取较优的性能接收端需采用复杂的检测方法且难以实现；而在多用户下行链路中，由于受移动用户终端地理位置等限制，用户间不能协作而无法采用联合检测，促进了新型和复杂的信号处理技术的研究与发展。多天线空时预编码技术利用信道状态信息能够有效地改善无线通信系统性能与吞吐量，成为未来无线移动通信领域研究的热点。根据发射端利用信道状态信息情况，预编码技术可分为完全信道预编码技术和部分信道预编码技术。本文主要研究了单用户与多用户MIMO多载波无线通信系统中空时预编码技术，重点对有限反馈预编码技术进行了研究，全文共分为五部分，其具体工作和创新点概括如下：本文首先阐述了论文研究背景与意义、多天线多载波技术，以及空时预编码国内外研究现状，然后介绍了MIMO多载波基础理论，给出了系统与信道模型，并分析了单用户与多用户MIMO系统容量。论文首先研究了单用户MIMO多载波系统中空时预编码技术：针对完全信道预编码，本文对线性预编码和非线性预编码方法进行仿真与分析，得出了线性预编码和传统线性检测方法具有相似的误码性能，非线性预编码能够有效地消除分层空时方案误层传输效应，降低了接收机复杂度；针对部分信道预编码，文中重点对基于码本设计的有限反馈预编码进行研究，本文对基于码本设计与信道统计信息的有限反馈预编码技术及其相应的检测方法进行了仿真并分析，为了在有限反馈系统中获得更优的误码性能，提出了一种基于有限反馈预编码的分层空时非线性检测方法，能够在保证系统误码性能的情况下有效降低反馈链路开销。然后，论文研究了多用户MIMO多载波系统中空时预编码技术，文中重点对基于码本的多用户MIMO预编码进行了研究，提出了一种基于码本扰动的多用户MIMO-OFDM有限反馈预编码方法，显著地改善了系统的吞吐量并一定程度上降低接收机的复杂度，同时针对多用户MIMO-OFDM下行链路用户间不能协同处理接收信号，提出了一种基于预处理的多用户MIMO-OFDM有限反馈预编码方案，本文所提出的方案在保证反馈链路开销与系统吞吐量的情况下，有效地改善了系统误码性能；最后为全文总结，同时对论文的后续工作与问题作进一步论述并展望。