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长期演进(Long Term Evolution, LTE)系统以MIMO、OFDM技术为核心,从而在传输带宽和发送功率保持不变的条件下,有效地实现数据的并行发送与接收,这一方面使得系统的频谱利用率得到显著提升,另一方面实现了信道多径衰落特性的有效利用。遗憾的是,MIMO系统中多数据流或者多用户间的干扰的存在,需要接收端采取复杂的检测算法来恢复数据。然而,LTE系统的下行传输中,受移动台的尺寸、功耗等因素限制,复杂的检测算法往往很难实用;另外,在多用户MIMO系统中,各个用户接收机只能进行分布式处理,因此,接收端的联合检测算法不适用。
与MIMO接收端的检测算法不同,预编码技术通过发射端利用信道状态信息(Channel State Information,CSI)调整发射策略,从而有效地抑制MIMO信道中的干扰,显著提高信道容量,并大大简化接收机处理复杂度,因而成为MIMO下行链路获得复用增益和分集增益的关键。然而,预编码技术需要发射端已知信道状态信息,在LTE系统中,受反馈链路的带宽的限制,无法实现理想的CSI反馈,对此,一种可行的方法是采取不完全反馈策略,以供发送端对发送信号进行预处理,而部分CSI的反馈,3GPP规定采用基于码本的预编码方案来完成。
本论文以基于码本的MIMO预编码技术为主要研究点。在第一章概述了论文的研究背景和该领域研究现状。第二章引入LTE MIMO-OFDM系统的模型,以及对该系统的关键技术进行了简单介绍。在第三章主要研究了单用户LTE MIMO-OFDM系统基于码本的预编码技术,介绍传统的单用户MIMO预编码方案,并深入研究所提出的基于施密特正交化的MIMO预编码矩阵的构造方法,并与传统的预编码方案进行性能对比。在第四章主要研究了多用户LTE MIMO-OFDM系统基于码本的预编码技术,包括码本的设计方法,以及多用户调度方案的改进,同时给出了一种基于双码本的MU-MIMO预编码方法,涉及具体的码本构造方法,移动台对最优预编码码字的选择,以及具体的用户调度方法。新预编码方案码本张成的空间更大,且保证了预编码矩阵的正交性质,即保证了对CCI的抑制能力,同时,改进的基站端用户调度策略,使得用户匹配失败的情况不再出现。最后在第五章对全文进行了总结,并对今后的工作以及未来的研究方向予以展望。