無線多輸入多輸出通信系統預編碼理論與設計

內容簡介

隨著無線通信技術的快速發展，未來移動通信系統將提供比現有系統更高的傳輸速率、更好的傳輸質量、更大的系統容量，並且能夠滿足多種業務的服務質量(QoS)需求。在頻譜資源有限和傳播信道惡劣的條件下，系統設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)系統能夠提供空間復用增益和空間分集增益，滿足系統設計的高要求，已成為下一代移動通信系統的框架性結構，並被寫入長期演進(Long7erm Evolution，LTE)技術標準中。

在MIMO下行鏈路系統中，基站向多個用戶或者具有多天線的單用戶同時傳送基站信號，稱為空分復用，它可以極大地增強系統容量，提高信息傳輸速率。但是，由於多用戶、多天線之間的干擾，也容易造成共信道干擾(Co—Channel Interference，CCI)，使得移動台接收到的有用信號受到其他用戶或者天線信號的干擾。由於基站比移動台具有更強的信號處理能力，並且能夠獲得估計的信道狀態信息(Channel State Information，CSI)，因此可以通過基站對發射信號進行最佳化設計，在發射端消除或減少CCl，使每個移動台在理論上能夠接收到不受其他用戶干擾的信號，實現空分多址(Space Division Mutiple Access，SDMA)，保證數據的可靠接收，這一技術稱為預編碼技術。在保證空分復用獲得的容量前提下，使用預編碼技術可以在基站端預消除CCl，提高數據接收的可靠性，對於發揮MIMO系統的優勢具有重要的意義。因此，預編碼技術是MIMO系統的關鍵技術之一，也是近年來移動通信研究的熱點問題。

作者調研了國內外已有的科研成果，閱讀了大量的參考文獻，根據不同準則對預編碼技術進行了分類，系統、全面地對預編碼理論進行了概述，並對主流方法進行了詳細的理論闡述和分析，其中大量運用數學公式結合算法框圖的描述方法。在此基礎上，對已有的技術進行了改進和創新，分別研究了發射端已知理想CSI和非理想CSI的預編碼的改進方法。針對理想CSI的預編碼，主要內容包括對不同格基規約預編碼算法適用的環境分析，根據實際量化誤差的機率分布提出了可調量化誤差的矢量預編碼，以及結合幾何均值分解的矢量預編碼方法，其設計目的在於改進已有算法的性能，提高系統性能。針對非理想CSI的預編碼，則主要包括了小化均方誤差的魯棒矢量預編碼算法和收發相關矩陣的魯棒(TomlinsowHarashima)預編碼，其設計目的在於減少系統在非理想CSI下的傳輸誤差。後，本書對基於預編碼的多小區干擾消除方法進行了闡述，對基於預編碼的主動干擾消除方法進行了分類，分別對基站協作干擾抑制算法數學模型和分簇協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的學生和通信與信息系統、信號與信息處理、電子與通信工程的專業碩士生、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域的工程技術人員、研發人員、科技工作者等參考。

無線多輸入多輸出通信系統預編碼理論與設計

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