無線多輸入多輸出通信系統(tǒng)預(yù)編碼理論與設(shè)計

　　隨著無線通信技術(shù)的快速發(fā)展，未來移動通信系統(tǒng)將提供比現(xiàn)有系統(tǒng)更高的傳輸速率、更好的傳輸質(zhì)量、更大的系統(tǒng)容量，并且能夠滿足多種業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量（QoS）需求。在頻譜資源有限和傳播信道惡劣的條件下，系統(tǒng)設(shè)計要求非常高的頻譜利用率和鏈路可靠性。多輸人多輸出（Multiple—Input Multiple—Output，MIMO）系統(tǒng)能夠提供空間復(fù)用增益和空間分集增益，滿足系統(tǒng)設(shè)計的高要求，已成為下一代移動通信系統(tǒng)的框架性結(jié)構(gòu)，并被寫入長期演進（Long7erm Evolution，LTE）技術(shù)標準中。在MIMO下行鏈路系統(tǒng)中，基站向多個用戶或者具有多天線的單用戶同時發(fā)送基站信號，稱為空分復(fù)用，它可以極大地增強系統(tǒng)容量，提高信息傳輸速率。但是，由于多用戶、多天線之間的干擾，也容易造成共信道干擾（Co—Channel Interference，CCI），使得移動臺接收到的有用信號受到其他用戶或者天線信號的干擾。由于基站比移動臺具有更強的信號處理能力，并且能夠獲得估計的信道狀態(tài)信息（Channel State Information，CSI），因此可以通過基站對發(fā)射信號進行優(yōu)化設(shè)計，在發(fā)射端消除或減少CCl，使每個移動臺在理論上能夠接收到不受其他用戶干擾的信號，實現(xiàn)空分多址（Space Division Mutiple Access，SDMA），保證數(shù)據(jù)的可靠接收，這一技術(shù)稱為預(yù)編碼技術(shù)。在保證空分復(fù)用獲得的容量前提下，使用預(yù)編碼技術(shù)可以在基站端預(yù)消除CCl，提高數(shù)據(jù)接收的可靠性，對于發(fā)揮MIMO系統(tǒng)的優(yōu)勢具有重要的意義。因此，預(yù)編碼技術(shù)是MIMO系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，也是近年來移動通信研究的熱點問題。作者調(diào)研了國內(nèi)外已有的科研成果，閱讀了大量的參考文獻，根據(jù)不同準則對預(yù)編碼技術(shù)進行了分類，系統(tǒng)、全面地對預(yù)編碼理論進行了概述，并對主流方法進行了詳細的理論闡述和分析，其中大量運用數(shù)學(xué)公式結(jié)合算法框圖的描述方法。在此基礎(chǔ)上，對已有的技術(shù)進行了改進和創(chuàng)新，分別研究了發(fā)射端已知理想CSI和非理想CSI的預(yù)編碼的改進方法。針對理想CSI的預(yù)編碼，主要內(nèi)容包括對不同格基規(guī)約預(yù)編碼算法適用的環(huán)境分析，根據(jù)實際量化誤差的概率分布提出了可調(diào)量化誤差的矢量預(yù)編碼，以及結(jié)合幾何均值分解的矢量預(yù)編碼方法，其設(shè)計目的在于改進已有算法的性能，提高系統(tǒng)性能。針對非理想CSI的預(yù)編碼，則主要包括了小化均方誤差的魯棒矢量預(yù)編碼算法和收發(fā)相關(guān)矩陣的魯棒（TomlinsowHarashima）預(yù)編碼，其設(shè)計目的在于減少系統(tǒng)在非理想CSI下的傳輸誤差。后，本書對基于預(yù)編碼的多小區(qū)干擾消除方法進行了闡述，對基于預(yù)編碼的主動干擾消除方法進行了分類，分別對基站協(xié)作干擾抑制算法數(shù)學(xué)模型和分簇協(xié)作干擾抑制算法進行了描述。本書可作為通信工程、電子信息工程等專業(yè)的學(xué)生和通信與信息系統(tǒng)、信號與信息處理、電子與通信工程的專業(yè)碩士生、博士生的參考用書，也可供從事無線通信工程、專利標準撰寫、信息傳輸與處理等領(lǐng)域的工程技術(shù)人員、研發(fā)人員、科技工作者等參考。

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