MIMO系统有限速率反馈技术研究(2)

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1 绪论 1

1．1 研究背景及意义 1

1．2 MIMO概述 1

1．3 MIMO模型及应用（单用户MIMO、多用户MIMO） 2

1．4 MIMO系统有限速率反馈技术 5

1．5 MIMO预编码技术 6

1．6 本论文的主要研究内容 7

2 MIMO系统基本理论 8

2．1 MIMO信道模型 8

2．2 信道容量 9

2．3 基本信号检测技术 10

2．4 仿真结果与分析 13

2．5 本章小结 15

3 基于码本的有限反馈预编码技术 16

3．1 DFT码本 16

3．2 Grassmannian子空间分组算法 18

3．3 Lloyd矢量量化算法 19

3．4 码字选择准则 20

3．5 优化检测算法 23

3．6 仿真结果与分析 28

3．7 本章小结 37

结论 39

致谢 40

参考文献 41

1 绪论

1．1 研究背景及意义

在不增加带宽的情况下，MIMO技术可成倍提高通信系统频谱效率和系统容量，是无线移动通信领域中的重大突破。伴随着各国对该项技术不断的研究和完善，MIMO已被第四代移动通信标准、无线局域网标准（IEEE802.11.n和ac）等多个标准采用为关键技术，是未来无线通信系统中标准配置的关键技术之一。

MIMO技术起源于无线通信的智能天线技术以及天线分集技术，为多入单出（Multiple-Input Single-Output，MISO）技术和单入多出（Single-Input Multiple-Output，SIMO）技术的结合，可同时拥有两者的优势和特征。MIMO系统接收端和发送端都采用多天线单元，运用先进的信号处理和无线传输技术，通过利用无线信道的多径传播特点，可大大开发空间资源，建立空间中并行传输的通道，做到在不增加发射功率和带宽的情况下[1]，成倍地提高无线通信数据率及质量，堪称现代通信领域的重大技术突破[1]。

1．2 MIMO概述

1995年Telatar推出和分析MIMO信道容量，1996年Foschini首次提出BLAST（Bell Labs Layered Space-Time ）算法，之后Tarokh等人提出了空时码，他们的开创性的研究成果表明MIMO技术能够显著地提高系统的信道容量。随后，MIMO技术迅速成为无线通信领域研究热点，并得到广泛的研究和应用。经证实，在高信噪比下，MIMO信道容量能成倍优于传统单天线（Single Input Single Output，SISO）通信系统[2][3]。由于MIMO在提高频率效率等方面有着巨大潜力，它已被很多的通信标准及协议例如3GPP的长期演进计划（Long Term Evolution ，LTE），全球微波互联接入标准（Worldwide Interoperability for Microwave Access ，WiMax），3GPP2超移动宽带（Ultra Mobile Broadband ，UMB）计划，以及无线局域网标准IEEE 802.11n等采纳作为物理层传输标准。与此同时，从对MIMO的理论研究[4][5]到工程中的实际应用，都取得了诸多的成果[6][7]。