【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 .......31 圖 34 QPSK 中取模操作演示圖 .....................................................................................33 圖 35 QPSK 取模操作損耗示意圖 ...............................................................................34 圖 36 16QAM 取模操作損耗示意圖 ..........................................................................35 圖 37 THPCT 系統(tǒng)架構(gòu) ...............................................................................................38 圖 38 QPSK 的擴(kuò)展星座軟解 .......................................................................................40 圖 39 無取模誤差時(shí)的 QPSK 擴(kuò)展星座軟解 .............................................................41 圖 310 MQAMTHP 的傳統(tǒng)星座軟解調(diào)與擴(kuò)展星座軟解調(diào)性能對(duì)比 .....................43 圖 311 擴(kuò)展取模操作因子方案示例 ...........................................................................44 圖 312 QPSKTHP 擴(kuò)展星座和擴(kuò)展取模操作因子方案 ............................................45 圖 313 16QAMTHP 擴(kuò)展星座和擴(kuò)展取模操作因子方案 .........................................45 圖 314 64QAMTHP 擴(kuò)展星座和擴(kuò)展取模操作因子方案 .........................................46 圖 41 LRAVP 與 SEVP 的性能對(duì)比 .........................................................................52 圖 42 Turbo 編碼的 LRAVP MIMO 系統(tǒng)模型 ...........................................................54 圖 43 取模操作運(yùn)行正確的示意圖 .............................................................................56 圖 44 取模操作運(yùn) 行出錯(cuò)的示意圖 .............................................................................56 圖 45 不同方案的有效星座圖 .....................................................................................58 圖目錄 VIII 圖 46 擴(kuò)展擾動(dòng)間隔的示意圖 .....................................................................................60 圖 47 MQAMLRAVP 傳 統(tǒng)星座軟解調(diào)與擴(kuò)展星座軟解調(diào)的性能對(duì)比 ....................62 圖 48 擴(kuò)展取模間隔方案的示例 .................................................................................63 圖 49 QPSKLRAVP 的擴(kuò)展星座與擴(kuò)展取模間隔聯(lián)合軟解調(diào)方案 ...........................63 圖 410 16QAMLRAVP 的擴(kuò)展星座與擴(kuò)展取模間隔聯(lián)合軟解調(diào)方案 .......................64 圖 411 64QAMLRAVP 的擴(kuò)展星座與擴(kuò)展取模間隔聯(lián)合軟解調(diào)方案 .....................64 英文字體格式不對(duì) 表目錄 IX 表目錄 表 21 各種預(yù)編碼算法的特點(diǎn) .....................................................................................23 表 31 Turbo 編碼的 QRTHP MIMO 系統(tǒng)仿真參數(shù)表 ...............................................43 表 41 擾動(dòng)向量的概率分布 .........................................................................................57 表 42 擾動(dòng)向量重量的概率分布 .................................................................................57 表 43 Turbo 編碼的 LRAVP MIMO 系統(tǒng)仿真參數(shù)表 ...............................................61 縮略詞說明表 X 縮略詞說明表 英文縮寫 英文名稱 中文釋義 MIMO Multiple Input Multiple Output 多輸入多輸出 MUMIMO MultiUser Multiple Input Multiple Output 多用戶 多輸入多輸出 OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing 正交頻分復(fù)用 LTE Long Term Evolution 長(zhǎng)期演進(jìn) ISI Inter Symbol Interference 符號(hào)間干擾 CSI Channel State Information 信道狀態(tài)信息 BER Bit Error Rate 誤比特率 BLER Block Error Ratio 誤塊率 FER Frame Error Rate 誤幀率 ML Maximum Likelihood 最大似然 ZF Zero Forcing 迫零 MMSE Minimum Mean Square Error 最小均方誤差 BD Block Diagonalization 塊對(duì)角化 SNR Signal Noise Ratio 信噪比 SLNR Signal to Leakage Noise Ratio 信漏噪比 SINR Signal to Interference and Noise Ratio 信 干 噪比 DPC Dirty Paper Coding 臟紙編碼 THP Tomlinson Harashima Preeoding 模代數(shù)預(yù)編碼 VP Vector Perturbation 矢量擾動(dòng) LLL LenstraLenstraLovasz LLL 分解 LRA Lattice Reduction Aided 減格輔助 TDD Time Division Duplex 時(shí)分雙工 FDD Frequency Division Duplex 頻分雙工 SE Spherical Encoding 球星編碼 SD Spherical Decoding 球星解碼 SISO Single Input Single Output 單輸入單輸出 GMD Geometric Mean Deposition 幾何平均值分解 縮略詞說明表 XI QAM Quadrature Amplitude Modulation 正交幅度調(diào)制 LDPC Low Density Parity Check 低密度奇偶校驗(yàn) AMC Adaptive Modulation and Coding 自適應(yīng)調(diào)制與編碼 DFE Decision Feedback Equalizer 判決反饋均衡器 MAP Maximum A Posteriori 最大后驗(yàn)概率 LogMAP Log Maximum A Posteriori 對(duì)數(shù)最大后驗(yàn)概率 MaxLogMAP Max Log Maximum A Posteriori 最大對(duì)數(shù)最大后驗(yàn)概率 LLR Log Likelihood Ratio 對(duì)數(shù)似然比 AWGN Additive White Gaussian Noise 加性高斯白噪聲 PIP Partial Interference Presubtraction 部分干擾預(yù)消除 CT Constellation Tilting 星座傾斜 CIOTHP Complex Domain Interference Optimized THP 復(fù)數(shù)域干擾最優(yōu)化 THP PETHP Power Efficient THP 功率有效 THP 按 ABC 排 序第一章 緒論 1 第一章 緒論 MIMO 預(yù)編碼 的研究背景和 研究現(xiàn)狀 研究背景 眾所周知， OFDM（ Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交頻分復(fù)用 ） 及 MIMO（ MultipleInput MultipleOutput，多入多出 ） 是 LTE 的兩項(xiàng)核心技術(shù)。 OFDM 的主要思想是將 信道 分成若干正交子信道，將高速 數(shù)據(jù)信號(hào) 轉(zhuǎn)換成并行的低速子數(shù)據(jù)流，調(diào)制到在每個(gè)子信道上進(jìn)行傳輸。正交信號(hào)可以在接收端通過利用相關(guān)技術(shù)來分開，以減少子信道之間的相互干擾。由于每個(gè)子信道上的信號(hào) 帶寬 小于 信道 的相關(guān) 帶寬 ，因此每個(gè)子信道上可以看成平坦性衰落，從而可以消除碼間串?dāng)_ （ ISI） ，而且由于每個(gè)子信道的帶寬僅僅是原 信道帶寬 的很小的一部分， 信道均衡 變得相對(duì)容易。而 MIMO 技術(shù)的主要作用的是提供空間分集和空間復(fù)用增益， MIMO 利用多根發(fā)送天線將具有相同信息的信號(hào)通過不同的路徑發(fā)送出去，同時(shí)在接收機(jī)端可以獲得同一個(gè)數(shù)據(jù)符號(hào)的多個(gè)獨(dú)立衰落的信號(hào)，從而獲得分集提高的接收可靠性， MIMO 技術(shù) 的空間分集可以用來對(duì)抗信道衰落。如果每對(duì)發(fā)送接收天線之間的衰落是獨(dú)立的，那么可以產(chǎn)生多個(gè)并行的子信道。如果在這些并行的子信道上傳輸不同的信息流，可以提 高 數(shù)據(jù) 的 傳輸速率，這就是MIMO 提供的空間復(fù)用，復(fù)用能在不增加發(fā)射功率和帶寬的前提下，將多路信號(hào)同時(shí)從多個(gè)發(fā)射天線發(fā)射，這樣 可以成倍的提高頻譜利用率。但是 MIMO 系統(tǒng)中存在多數(shù)據(jù)流及多用戶間的干擾，是影響 MIMO 系統(tǒng)性能的最主要因素。 MIMO系統(tǒng)模型如 圖 11 所示， 預(yù)編碼技術(shù)不僅能夠有效抑制 MIMO 系統(tǒng)中的多用戶干擾，而且能在大大簡(jiǎn)化接收機(jī)算法的同時(shí)顯著提升系統(tǒng)容量，因而在 MIMO 系統(tǒng)領(lǐng)域成為研究熱點(diǎn)之一。預(yù)編碼技術(shù)的思想大概可以理解為：預(yù)編碼通過利用已知 的信道狀態(tài)信息（ CSI） ，在發(fā)送端對(duì)發(fā)送信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，使處理過后的發(fā)送信號(hào)能夠適應(yīng)相應(yīng)的信道環(huán)境，以方便接收端進(jìn)行更好的均衡及檢測(cè)，從而達(dá)到提高 MIMO 系統(tǒng)的性能的目的。尤其對(duì)于 MUMIMO 下行鏈路中， 多 用戶之間 實(shí)現(xiàn) 相互協(xié)作 是十分困難 的，這樣就 很難 通過聯(lián)合檢測(cè)來恢復(fù)發(fā)送信號(hào)，因而對(duì)于 期待 獲得分集和復(fù)用增益的多用戶 MIMO 下行鏈路來說，預(yù)編碼是一個(gè)非常理想的解決方案。 電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 2 T xT x...T xT x12N t 1N t12N r 1N rR xR x...R xR x 圖 11 MIMO 通信系統(tǒng) 預(yù)編碼技術(shù)的 研究現(xiàn)狀 預(yù)編碼技術(shù)利用 發(fā)送端 已知的 CSI，對(duì)發(fā)射信號(hào)進(jìn)行預(yù)理，以消除用戶之間的干擾，達(dá)到降低系 統(tǒng)誤碼率，提高系統(tǒng)容量，降低發(fā)射功率等目的。 衡量系統(tǒng)性能有不同的標(biāo)準(zhǔn) （ 比如誤碼率 BER，誤塊率 BLER 或者誤幀率 FER，用戶公平性，系統(tǒng)容量以及服務(wù)質(zhì)量等 ） ，因此發(fā)送端也會(huì)根據(jù)系統(tǒng)所需達(dá)到的性能標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合不同的條件 （ 如理想或部分信道狀態(tài)信息、何種編碼方式 ） ，來確定相應(yīng)的預(yù)編碼方案 （ 如發(fā)送端所采用的功率分配方案是注水原理還是平均功率分配 ； 接收端所采用的檢測(cè)方法是最大似然 ML、迫零 ZF 抑或是最小均方誤差 MMSE 等 ） ，只有綜合考慮以上所有因素，才能達(dá)到最終的目標(biāo)。根據(jù)發(fā)送端對(duì)信道矩陣采用的處理方式的不同（線性處理和非線性處理），預(yù)編碼一般可以分為線性預(yù)編碼和非線性預(yù)編碼。 線性預(yù)編碼技術(shù)的研究現(xiàn)狀 線性預(yù)編碼是對(duì)所獲得的信道狀態(tài)信息 （ 如信道矩陣 ） 進(jìn)行線性處理。典型的線性預(yù)編碼算法包括迫零 （ Zero Forcing， ZF） 預(yù)