MIMO-OFDM系统中的链路自适应研究

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在无线环境实现中高速的传输数据需要鲁棒的和频谱利用率高的传输技术。如果可以估计信道的参数,并将这些估计信息反馈给发送端,发送端就可以根据信道参数自适应调整发送策略。大多数的调制和编码技术都无法根据信道的衰落状况调整自身参数。这些非自适应技术都是根据最差的信道参数设计的,从而保证系统总能够维持正常工作,但是这样将无法充分利用系统的资源。自适应的根据信号衰落调整发送功率和速率能够使得好的信道条件得到充分的利用。经过在链路自适应方面的大量研究,本文首先在发送端获得理想信道信息(Perfect CSI)的基础上,提出了一种在频率选择性衰落信道条件下,能够在MIMO-OFDM系统中提供高速数据传输的可变速率和功率的MQAM和MPSK的调制机制。作者首先回顾了MIMO系统中“注水定理”的重要结论,该结论说明在MIMO系统中应用自适应传输技术能够达到信道的最大容量。基于OFDM技术能够将频率选择性信道转化成平坦衰落信道的特点,通过数学推倒得出在频率选择性衰落信道中,对各独立子信道应用新的自适应功率速率分配算法,能够使得各独立子信道达到最大的信道容量,进而也就证明了应用新的自适应算法能够提高MIMO-OFDM系统的频谱利用率。随后作者又将本文算法同平均分配算法和反信道条件算法做了比较,分析了他们的优缺点。通过仿真比较这三种算法分别在不同子载波个数(N = 40,80,200,400)和不同目标BER( 10-7 ,10-6 ,10-5 ,10-4 ,10-3 ,10-2 )的条件下的性能,作者得出了本文提出的算法比其余两种算法具有好的多的性能这一结论。由于信道反馈链路的延迟和信道估计的局限性,实际系统中获得理想的CSI是比较困难的。因此研究部分CSI系统的自适应比特功率算法具有现实意义。考虑到这一原因,本文中作者通过数学推导得到一个基于部分CSI(Partial CSI)估计信道传输矩阵的数学模型,并将这个模型作为基础,将前面提出的自适应比特功率分配算法应用到部分CSI系统中。最后作者给出了自适应算法的具体实现步骤和仿真结果。
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