LTE系統(tǒng)下行鏈路中MIMO預編碼研究

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1、分類號：ＴＮ９２９．５３單位代碼：１０１８３研究生學號：２０１５５２４０３８密級：公開吉林大學碩士學位論文專業(yè)學位（）ＬＴＥ系統(tǒng)下行鏈路中ＭＩＭＯ預編碼研究ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＭｌＩＭＯＰｒｅｃｏｄｎＴｅｃｈｎｉｕｅｏｓｔｅｍＤｏｗｎｉｉｇｑｆＬＴＥＳｙｌｎｋ作者姓名：張艷杰類別：工程碩士－領域（方向）：電子與通信工程指導教師：李莉副教授培養(yǎng)單位：通信工程學院－２０１８年６月————————————————————————LTE系統(tǒng)下行

2、鏈路中MIMO預編碼研究————————————————————————ResearchonMIMOPrecodingTechniqueofLTESystemDownlink作者姓名：張艷杰專業(yè)名稱：電子與通信工程指導教師：李莉副教授學位類別：工程碩士答辯日期：2018年6月3日摘要LTE系統(tǒng)下行鏈路中MIMO預編碼研究隨著科技的發(fā)展，“大數(shù)據(jù)”時代對通信技術要求越來越高。我國三大運營商正在全面推廣應用的長期演進(LongTermEvolution,LTE)技術，受到了社會各界的廣泛關注。多輸入多輸出(

3、Multiple-InputMultiple-Output,MIMO)技術由于能夠在不增加信號發(fā)送功率和頻譜資源的情況下，成倍地提升通信系統(tǒng)的容量與可靠性，因而成為LTE系統(tǒng)的核心部分。在MIMO方案設計中，預編碼技術對無線通信系統(tǒng)可靠性起到了關鍵作用。本文著眼于MIMO預編碼的發(fā)展趨勢，從MIMO預編碼的理論基礎和設計思路出發(fā)，對預編碼矩陣的設計步驟、方法、應用等方面進行研究。本文針對LTE下行鏈路閉環(huán)空間復用預編碼提出了一種改進方案，并使用Matlab軟件對提出的算法進行仿真驗證。針對LTE下行鏈路

4、閉環(huán)空間復用系統(tǒng)中存在的子數(shù)據(jù)流間干擾問題，提出了一種基于最大化信干噪比(Signal-to-InterferenceplusNoiseRatio,SINR)準則的雙碼本預編碼在線設計方案。傳統(tǒng)的基于碼本預編碼方案是采用單個碼本結構且碼本采用離線設計，而無線信道狀態(tài)是具有時變性的隨機變量，為了使信號的發(fā)送特征隨信道特征自適應變化，本文提出一種在線設計的雙碼本方案，即基于最大化SINR準則的雙碼本預編碼。提出方案中的雙碼本之一是基于最大化SINR準則設計的碼本。將碼本設計問題轉化為Grassmannian

5、子空間封裝問題，采用LBG矢量量化算法設計碼本。結合LTE下行閉環(huán)空間復用系統(tǒng)模型設計出最大化SINR準則，將最大化SINR準則作為LBG矢量量化算法中的目標函數(shù)，經(jīng)過多次迭代設計出基于最大化SINR準則的碼本。提出方案中的另一個碼本則是延續(xù)LTE系統(tǒng)的現(xiàn)有碼本。當發(fā)射端采用2天線時選用離散傅里葉變換(DiscreteFourierTransform,DFT)碼本，當發(fā)射端采用4天線時選用初等反射矩陣變換(HouseHolder,HH)碼本。本文將基于DFT變換的碼本、基于HH變換的碼本、基于最大化SI

6、NR準則的雙碼本3種碼本設計方法，分別與基于MMSE準則的碼字選擇算法、基于最大化SINR準則的碼字選擇算法組合，共設計6種預編碼方案。在TDD-LTE下行鏈路閉環(huán)空間復用系統(tǒng)中，利用Matlab軟件進行仿真。實驗結果表明，在收發(fā)天線分別為2?2和4?2的MIMO系統(tǒng)中，基于最大化SINR準則的雙碼本預編碼比傳統(tǒng)的基于DFT碼本、HH碼本，具有更好的誤碼率性能，提高了系統(tǒng)的可靠性。在2?2系統(tǒng)中，設置基于最大化SINR準則的雙碼本預編碼設計過程中閾值為24dB，且SNR=5dB的情況下，當誤?4碼率達到

7、10數(shù)量級時，提出方案所需的SNR比基于DFT碼本預編碼、基于HH碼本預編碼所需的SNR分別低2.9dB和9.8dB。關鍵詞：長期演進，多輸入多輸出，預編碼，碼本，信干噪比IAbstractResearchonMIMOPrecodingTechniqueofLTESystemDownlinkWiththedevelopmentofscienceandtechnology,the"bigdata"eraisincreasinglydemandingforcommunicationtechnology.Th

8、ethreemajoroperatorsinChinaarepromotingthelong-termevolution(LTE)technology,whichhasreceivedextensiveattentionfromallwalksoflife.BecauseMultiple-InputMultiple-Output(MIMO)technologycanincreasethesystemcapacityexponentially