一種新的MIMO系統(tǒng)自適應(yīng)調(diào)制算法講解材料

一種新的MIMO系統(tǒng)

自適應(yīng)調(diào)制算法報告人∶鄭國強2004.12.25西安電子科技大學(xué)信息科學(xué)研究所9/26/20241主要內(nèi)容

1.MIMO系統(tǒng)2.鏈路自適應(yīng)技術(shù)3.MIMO鏈路自適應(yīng)技術(shù)及問題4.新的自適應(yīng)算法的理論依據(jù)5.算法流程6.仿真結(jié)果及性能分析7.結(jié)論及問題

9/26/202421.MIMO系統(tǒng)的基本原理MIMO技術(shù)的核心思想：是信號的空間-時間聯(lián)合處理，將數(shù)字信號固有的時間緯度與多個空間分離天線帶來的空間維度聯(lián)合起來。有效的利用無線鏈路中的隨機衰落和延遲擴展來成倍地提高傳輸?shù)乃俾屎涂煽啃浴?/26/202432.鏈路自適應(yīng)技術(shù)自適應(yīng)技術(shù)的基本思想無線通信環(huán)境的特點非自適應(yīng)系統(tǒng)存在的問題基于信道質(zhì)量的自適應(yīng)傳輸----鏈路自適應(yīng)（LA）鏈路自適應(yīng)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)9/26/20244

由矩陣的奇異值（SVD）分解理論：任何一個MRXMT的矩陣H可以分解為：這里，Λ是非負(fù)對角矩陣；U和V為酉矩陣，即滿足UUH=IMR，VVH=IMT（2）9/26/202469/26/20247

在標(biāo)準(zhǔn)的MIMO系統(tǒng)鏈路自適應(yīng)方法中，利用矩陣奇異值（SVD）分解的方法存在以下幾個缺點：·

在發(fā)射端必須準(zhǔn)確的知道矩陣V和信道的衰減，這就意味著需要通過反向信道傳輸大量的附加信息；·把發(fā)射端信號矢量X和矩陣V左乘增加了傳輸信號的峰均比PAPR，所以，信號對由高功率放大器所引入的非線性失真非常敏感；·盡管接收機端可能有最新的信道狀態(tài)信息CSI，但在信號檢測過程中所用的CSI必須和在發(fā)射端原來使用的相同；9/26/202484.新的自適應(yīng)算法的理論依據(jù)條件：針對單用戶的MIMO系統(tǒng)，且信道為平衰落的準(zhǔn)靜態(tài)無線信道。分析：令則有：矩陣H的逆矩陣由得到：9/26/20249根據(jù)上式，第i個發(fā)射天線所發(fā)射的信號的估計值可以表示為：估計值由于受到來自個接收天線的加性噪聲的影響而產(chǎn)生失真。假如在所有接收機上產(chǎn)生的噪聲相同，平均噪聲功率為N0。9/26/202410第i個發(fā)射天線的信噪比為：這里Pi是發(fā)射端第i個發(fā)射天線的信號功率；取決于發(fā)射天線的信號功率及接收機的實現(xiàn)第二項取決于信道的特性

9/26/2024115.算法流程9/26/202412不同的調(diào)制模式之間切換門限的確定9/26/2024139/26/202414功率分配根據(jù)注水原理的最佳自適應(yīng)功率分配：在平均發(fā)射功率受限的條件下，當(dāng)信道狀態(tài)好時，增大發(fā)射功率；而當(dāng)信道質(zhì)量下降時，發(fā)射功率隨之減小。問題：系統(tǒng)的不穩(wěn)定性。根據(jù)文獻(xiàn)[3]，如果率為連續(xù)可變的，則功率控制為信道容量所帶來的增益可以忽略；但實際的調(diào)制方式所提供的率都是離散的，此時，功率控制就尤為重要，需要功率控制來填補離散的率間的空隙，功率控制可以使頻譜效率提高0.5bit.9/26/202415滿足傳輸要求？目標(biāo)BER或系統(tǒng)平均通過量功率分配計算SNRi選擇編碼調(diào)制方式刪除具有最低SNR的天線計算新的信道矩陣編碼調(diào)制模式，功率分配模式切換門限計算信道矩陣H9/26/2024166.仿真結(jié)果及性能分析4發(fā)射和4接收天線的系統(tǒng)?？蛇x擇的調(diào)制方式有十種：BPSK、QPSK、8-QAM、16-QAM、32QAM、64QAM、128QAM、256-QAM、512QAM、1024QAM。四種目標(biāo)誤碼率分別為9/26/202417不同目標(biāo)誤碼率下的系統(tǒng)吞吐量9/26/202418MIMO系統(tǒng)吞吐量的概率分布9/26/202419選擇某種調(diào)制方式傳輸?shù)母怕?/p>

9/26/202420發(fā)射天線和接收天線數(shù)均為8的仿真正結(jié)果9/26/2024217.結(jié)論及問題

對于兩種仿真結(jié)果的系統(tǒng)吞吐量同理論的分析結(jié)果存在一定的差別。目標(biāo)誤碼率BER為10-4，發(fā)射天線和接收天線均為4的系統(tǒng)，所觀察的系統(tǒng)性能有12dB的下降。把發(fā)射和接收天線數(shù)加倍后，系統(tǒng)的性能下降增加到14dB。對于性能的下降存在許多原因：仿真中使用了最簡單的檢測技術(shù)；發(fā)射端僅有信道狀態(tài)信息的部分信息；可利用的編碼調(diào)制方式受到限制；在系統(tǒng)中沒有使用自適應(yīng)功率分配。9/26/202422算法的進(jìn)一步改進(jìn)根據(jù)本算法存在的問題，設(shè)想采用聯(lián)合發(fā)送端和接收端的自適應(yīng)功率分配和編碼調(diào)制算法，基本思想如下：1在系統(tǒng)的開始由接收端和發(fā)射端分別根據(jù)CSI確定調(diào)制方式和功率分配；接收端根據(jù)發(fā)射端的功率和調(diào)制分配方案對有關(guān)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整；2之后，由接收端根據(jù)CSI確定調(diào)制方式及功率分配，并分析整個分配方