matlab0159 无线通信系统中非线性预编码技术研究

摘要

多入多出（MIMO）无线通信技术大大增加了无线通信系统的容量，改善了通信系统的性能。而同时，B3G移动通信系统的研究也逐渐进入了实现阶段。作为B3G无线通信系统的主要技术，MIMO正受到越来越多的关注。与MIMO无线通信相关的理论和关键技术也成为国内外研究的焦点,包括MIMO系统的预编码问题。

本文主要对MIMO中的预编码技术进行研究，主要内容概括如下：

1、 深入了解MIMO系统的研究背景，对MIMO系统的信号模型做了分析。

2、 归纳总结了现有的预编码技术的基本原理。以非线性预编码中的TH预编码为重点进行分析。

关键词：无线通信技术、MIMO，预编码，TH

第一章 绪论

1.1研究背景

随着无线通信和互联网络技术的发展，人们对移动宽带和多媒体等高速无线业务的需求日益增强。未来移动通信系统(B3G/4G)需要利用有限的频谱资源，提供比现有系统更高的传输速率、更稳定的性能、同时支持更多的用户，并且能够满足多种业务不同服务质量(QoS)的传输要求。早期单根天线组成的单输入-单输出(SISO)系统由于信道容量的限制，难以满足这一要求。后来出现了在接收端采用多根天线形成的单输入-多输出(SIMO)系统，可以利用接收波束成形以收集到更多的信号功率来提高系统性能。同样地在发射端采用多根天线形成多输入-单输出(MISO)系统，使得发射波束成形技术得以实现，从而以更好的方向对准需要的接收端进行发射，这等效于提高了发射功率。近年以来，同时在发射端和接收端采用多根天线形成了所谓的多输入-多输出(MIMO)系统，不仅可以获得功率增益，还可以获得空间自由度增益，使得发射机和接收机之间在相同的时频资源上可以支持多个数据流的同时传输。研究表明，MIMO系统的容量与收发天线数目的最小值(即空间自由度)成正比，而SISO/SIMO/MISO系统的空间自由度仅为1。故相比之下，MIMO系统可以数倍地提高信道容量，在不增加带宽和发送功率的情况下，频谱利用率可以成倍地提高，故极大地增加了通信的有效性。另一方面，利用MIMO技术也可以获得最大为收发天线数乘积的空间分集增益，极大地提高通信的可靠性，降低系统错误概率。因此，MIMO技术成为下一代通信系统的关键技术，引起了人们广泛的研究兴趣。预编码最早产生于20世纪70年代，如著名的符号间干扰(ISI)信道中利用取模技术的TH，实际上是在时域进行SIC处理。在MIMO系统中，预编码技术最早见于1994年的文献，Teletar在计算信道容量时采用的方法(SVD)也成为预编码技术中的重要内容。

1.2研究目的和意义

1.3研究内容

本文在第一部分和第二部分首先介绍了论文的研究背景、预编码技术的发展现状和未来移动通信系统中的几种关键技术，是后续研究的基础。本文接下来分别在单用户和多用户场景下，介绍了采用 QR 分解的基于迫零和最小均方误差的 TH 系统模型和基本原理；在发送端能够获得完美信道信息的条件下，对 TH 系统性能进行了仿真对比和分析，是对现有研究成果的归纳总结。