原文传递
高铁基于先验信息的MIMO有限反馈技术
| 论文题名： | 高铁基于先验信息的MIMO有限反馈技术 |
| 关键词： | 铁路通信;MIMO系统;有限反馈;用户选择;预编码;反馈比特数 |
| 摘要： | 伴随高速铁路的迅速发展，铁路通信技术也必须随之发展。因此将下一代无线通信系统的关键技术应用到高铁移动通信系统中势在必行。多输入多输出(MIMO)是LTE系统的关键技术之一，可通过实现空分复用和用户分集提高系统的传输速率和鲁棒性，将是未来铁路通信发展的主流趋势之一。但MIMO系统在通信过程中需要反馈系统的信道状态信息，这将会占用系统的频带资源并且降低系统的效率。同时，在高速铁路场景下，由于列车的移动速度较高，将会导致MIMO系统的有限反馈信息过时无效或信息出错等问题，无法获得较高的系统性能增益。因此，需要研究有效的方法，使有限反馈的MIMO技术适用于高铁通信场景。 本文在分析了MIMO有限反馈系统线性预编码与相应的用户选择方案在高移动场景下的性能后，总结出影响MIMO有限反馈系统性传输速率的因素，主要包括由高移动速度造成的反馈时延和影响反馈信息精确度的反馈比特数。 利用高铁覆盖呈带状分布的地理特点以及通过列控信息可获的列车的位置与速度信息的条件，本文提出了利用先验信道矩阵修正反馈信道矩阵的方案和基于列车位置信息自适应调整反馈比特数的有限反馈方案。从理论分析和仿真结果中可以看出，对反馈信息进行有效修正后，系统的误码率(BER)性能和吞吐量性能均获得有效地提升。当列车在200km/h的移动速度情况下，系统在30dB的信噪比(SNR)情况下，系统吞吐量性能获得将近10.3％的提升，BER降低了将近一个数量级。同时在低SNR区域降低反馈比特数，高信噪比区域提升了系统传输速率性能。 另一方面，由于多用户MIMO有限反馈系统用户选择过程和预编码过程所需的信道状态信息的精确度的差异，即用户选择和预编码过程量化比特数可以不同，本文据此提出一种多用户MIMO的两阶段反馈方案，即第一阶段采用低反馈比特数的每用户酉速率控制(PU2RC)方案进行用户选择，第二阶段使用高反馈比特数的迫零波束成形(ZFBF)进行预编码。对该方案对传输sum-rate性能和反馈开销上进行仿真和数值分析，结果表明该方案能够在低算法复杂度情况下有效的提升系统sum-rate性能。此外，将该方案进行高铁场景下适用性分析，结果表明该方案可适用于中高移动速度场景下。 |
| 作者： | 杨超云 |
| 专业： | 通信与信息系统 |
| 导师： | 方旭明 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
