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随着移动通信技术的高速发展,频谱资源的严重不足已经日益成为移动通信网络进一步发展的瓶颈。如何开发利用有限的频谱资源,提高频谱效率,是当前通信界研究的热点课题之一。大量的研究已经证明:发射端根据信道状态信息采用自适应发射技术能够有效的提高系统容量。在频分复用系统中,发射端的信道状态信息往往通过反馈链路获得,显然,反馈信道状态信息一方面能够提高前向链路的容量,另一方面也增大了对反向链路的资源消耗。因此,如何以最小的反馈消耗获得最大的前向容量增益,成为非常重要的研究课题。围绕此课题,本论文做了如下关于信道状态信息反馈的研究。
1.在实际反馈系统中,一方面,采用过大的反馈速率是一种资源浪费;另一方面,过小的反馈速率可能会导致反馈增益消失。因此,如何设计合适的反馈速率在实际系统中具有重要的意义。本文在块衰落信道模型下,首先,在同时存在信道估计误差和量化失真的情况下,从理论上推导了反馈速率与容量的关系,然后通过数值仿真给出了反馈速率的有效区间。
2.在时变信道模型下,信道状态信息的量化比特数和反馈周期都影响发射端信道状态信息的质量,进而与容量密切相关,同时也都与反馈消耗有关。因此,在一定反馈消耗的情况下,如何设计最优的反馈策略还是疑问。本文基于最大化容量准则,对反馈策略进行优化,给出了信道状态信息量化比特数和反馈周期的优化设计。数值结果表明,反馈优化可以有效的提高系统容量,尤其是在信道时间相关性较大时。
3.在时变信道模型下,已经有一些文章研究了如何利用信道的时间相关特性来压缩反馈速率,从而减小反馈对资源的消耗,但是至今没有人从理论上给出最小的反馈速率,即无法知道反馈压缩的极限是多少。因此,研究时变信道下最小的反馈速率具有重要意义。本文在一定反馈失真约束的情况下,从理论上推导了一阶自回归信道模型下的最小反馈速率,得到了解析表达式,并将其用于数值计算。