补偿时变TDD MIMO信道非互易性的信道预测方法研究

论文摘要

多输入多输出（MIMO）技术是现代无线通信领域的一大突破,通过多天线创造的空间自由度,能成倍提高系统容量,还能提高传输可靠性。时分双工（TDD） MIMO系统具有上下行信道的互易性优势,因此可以结合传输预处理技术,在发端直接应用上行链路信道状态信息（CSI）制定下行发送策略,最大化下行链路容量。但是,信道时变会破坏TDD MIMO信道互易性,此时直接将上行链路CSI用于下行链路,会造成系统容量损失。本文主要研究信道预测技术,及基于信道预测的TDD MIMO信道非互易性补偿方法。本文主要工作内容如下：1建立了时变TDD MIMO系统模型,并用基于奇异值分解（SVD）传输所获得的MIMO系统容量为参数评估信道时变对TDD MIMO信道互易性的影响。结果表明,信道时变特性所致的非互易性造成了系统容量的严重下降,因此需要对信道的时变特性进行补偿。2给出基于自回归（AR）模型和最小二乘支持向量机（LS-SVM）的信道预测方法,以补偿信道时变造成的信道互易性损失。对于相同的训练样本个数,基于LS-SVM的信道预测效果更好,而基于AR的信道预测具有更少的预测系数。3提出了基于长短期联合的信道非互易性补偿方法。该方法将以子帧为间隔的短期预测和以帧为间隔的长期预测相结合,来实现对短期预测效果的修正；并评估了信道估计误差对预测性能的影响。仿真结果表明,长短期联合的信道预测方法可以避免误差累积,能在更长时间内补偿信道时变造成的信道非互易性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 IMT-Advanced发展状况
• 1.2 TDD系统的信道互易性
• 1.3 研究目的及意义
• 1.4 本文内容安排
• 第二章 MIMO-OFDM系统原理和时变信道特性简介
• 2.1 MIMO-OFDM系统简介
• 2.2 时变信道特性及空间信道模型
• 2.2.1 无线信道传播特性
• 2.2.2 3GPP空间信道模型
• 2.3 信道预测技术
• 2.4 本章小结
• 第三章 信道时变对TDD MIMO信道互易性的影响及补偿方法
• 3.1 信道时变对TDD MIMO信道互易性的影响
• 3.1.1 时变信道下基于SVD方法的TDD MIMO系统容量
• 3.1.2 仿真结果
• 3.2 基于信道预测的TDD MIMO信道非互易性补偿方法
• 3.2.1 基于AR模型的时变TDD MIMO信道预测方法
• 3.2.2 基于LS-SVM的时变TDD MIMO信道预测方法
• 3.2.2.1 LS-SVM原理
• 3.2.2.2 基于LS-SVM的信道预测方法
• 3.2.3 仿真结果
• 3.3 本章小结
• 第四章 基于长短期联合信道预测的信道非互易性补偿方法
• 4.1 长期信道预测方法
• 4.2 长短期联合信道预测方法
• 4.2.1 基于LS-SVM的长短期联合信道预测方法
• 4.2.2 基于AR模型的长短期联合信道预测方法
• 4.2.3 仿真结果
• 4.3 信道估计误差对预测性能的影响
• 4.3.1 信道估计方法及误差水平
• 4.3.2 仿真结果
• 4.4 本章小结
• 结束语
• 致谢
• 参考文献