（通信与信息系统专业论文）无线通信中的多天线预编码技术研究.pdf

摘要 摘要 多天线预编码是新一代无线通信的核心技术之一。基于多天线的开环m i m o 技术能够利用空间自由度获得复用和分集增益，以此提高无线通信的频谱效率和 功率效率。多天线预编码在此基础上利用系统后端传递到前端的辅助信息对待发 送的源信号进行针对性预处理，则可以进一步提高系统综合性能，并且为降低系 统接收机的设计复杂度提供了可能。 本论文围绕着多天线预编码技术领域中的核心热点问题，在物理层层面上， 从信号传输角度出发，对点对点多天线系统的线性预编码设计，多天线预编码系 统中的反馈数据压缩策略，多用户多天线系统的优化预编码设计，以及预编码在 m i m o o f d m 系统中对峰均功率比的抑制等问题进行了深入的创新性研究。这些 研究力求探索信号传输本质，发掘系统性能潜力。鉴于工程可行性要求，性能和 复杂度的折中优化亦是本论文的考虑方面。全文主要内容归纳如下。 第一章介绍了多天线预编码技术的研究背景，包括和本文工作密切相关的技 术定义，分类，历史以及该领域研究的特点。特别总结了部分经典技术以备后文 参考。 第二章提出两种创新的点对点多天线线性预编码优化设计。第一种是基于螺 纹代数空时f t a s t ) 码的线性预编码方案。针对该空时码的内在结构特点，优化 了预编码码字选择方法，提出一种称之为奇异值之积选择准则( p s s c ) 。数学分析 和仿真结果均表明其性能和复杂度的折中比既有方案更理想。第二种是基于正交 空时分组码( o s t b c ) 的非酉的线性预编码设计。根据o s t b c 的独特结构，在信 号总发射功率不变且不增加系统实时处理复杂度的前提下，利用非酉结构的预编 码设计使得理论优化和对应的码本量化的系统综合性能都比传统方案有显著提高。 同时，给出并论证了该方法保证系统满分集时对码本大小的约束条件。在此基础 上，针对天线空间相关的情况，提出一种改善性能的融合“注水的预编码码本 生成解决方案。 多载波技术( 比如o f d m ) 的引入使得预编码的反馈数据量可能随着载波数 线性增加，而在实际中未必能够容忍。第三章针对该情况，从预编码码字跟踪的 策略角度，根据系统性能界的优化，提出一种新的测度。在保持较低反馈信息量 摘要 的前提下，该测度能够迸一步改善系统性能，并且同时适用于频域相关和时域相 关信道。由于该测度方案算法复杂度较低，所以具有工程实用价值。 利用发射空间自由度进行用户间数据分离的多用户多天线预编码技术是当前 的一个热门研究方向。第四章提出了一种改进的基于信漏噪比( s l n r ) 的预编码 方案。它包括分别侧重不同信噪比( s n r ) 区域优化的两种迭代算法。该方案深入 发掘系统设计中的预编码矩阵和接收合并矩阵之间的内在联系，利用新提出的迭 代算法解决其本质上存在的嵌套关系完成求解，从而实现性能优化。数字仿真从 平均误符号率( s e r ) 与系统和速率( s u mr a t e ) 两个角度进行验证。结果表明，新 方案相较于原始基于s l n r 的方案以及其它经典方案具有综合性能优势。而且， 由于迭代算法收敛迅速，因此有利于工程实现。 第五章讨论了利用预编码来解决基于空时码的m i m o o f d m 系统的p a p r 抑 制问题。通过利用频率自由度进行信号变换，提出一种跨频率置换和求反( c f p i ) 的预编码技术。分析表明其对p a p r 抑制效果明显。另外，由于该技术对空时和空 频结构的m i m o o f d m 系统均兼容，因此相比既有方案具有更广泛的适用性。 最后，第六章对全文进行总结，并根据目前的研究工作对未来研究方向予以 展望。 关键词：多天线，多输入多输出，预编码，正交频分复用，峰均功率比 a b s t r a c t a b s t r a c t m u l t i a n t e n n ap r e c o d i n gi so n eo ft h ek e yt e c h n o l o g i e so fn e x tg e n e r a t i o nw i r e l e s s c o m m u n i c a t i o n s e m p l o y i n gm u l t i p l ea n t e n n a s ，t h eo p e n l o o pm i m oc a np r o v i d e m u l t i p l e x i n ga n dd i v e r s i t yg a i n sb ym a k i n gu s eo ft h ea d d i t i o n a ld e f e e so fs p a t i a l f r e e d o m ，a n di m p r o v et h es p e c t r a la n dp o w e re f f i c i e n c yo fw i r e l e s sc o m m u n i c a t i o n s f u r t h e r m o r e , i ft h es o u r c 宅s i g n a li sp r e - p r o c e s s e da c c o r d i n gt ot h ea u x i l i a r yi n f o r m a t i o n , w h i c hi sc o n v e y e df r o mt h eb a c k e n dt ot h ef r o n t e n do fs y s t e m ，m u l t i - a n t e n n ap r e c o d i n g c a ni m p r o v et h eo v e r a l lp e r f o r m a n c ew i t hp r o b a b l yl o w e rr e c e i v e rc o m p l e x i t y i nt h i sd i s s e r t a t i o n ，s e v e r a lh o t s p o t si nt h em u l t i - a n t e n n ap r e c o d i n gr e s e a r c hf i e l d a r ei n v e s t i g a t e df r o ms i g n a lt r a n s m i s s i o na s p e c to fp h y s i c a ll a y e r , i n e l u d i n gt h el i n e a r p r e c o d i n gd e s i g ni np o i n t - t o - p o i n tm u l t i a n t e n n as y s t e m s ，f e e d b a c kd a t ac o m p r e s s i o n s t r a t e g yo fm u l t i - a n t e n n ap r e c o d i n gs y s t e m s ，o p t i m a lp r e c o d i n gd e s i g no fm u l t i u s e r m u l t i a n t e n n as y s t e m s ，a n du s i n gp r e c o d i n gt os u p p r e s sp a p ro fm 1 m o - o f d m s y s t e m s t h e s er e s e a r c h e ss t r i v et oe x p l o r et h ee s s e n c eo fs i g n a lt r a n s m i s s i o n , a n d r e l e a s et h ep o t e n t i a lo fs y s t e mp e r f o r m a n c e i nv i e wo ft h ep r a c t i c a lf e a s i b i l i t y , t h e p r o p e rt r a d e o f f b e t w e e np e r f o r m a n c ea n dc o m p l e x i t y i sa n o t h e rc o n s i d e r a t i o n t h em a i n c o n t e n ti ss u m m a r i z e da sf o l l o w s c h a p t e r 1i n t r o d u c e st h er e s e a r c hb a c k g r o u n do fm u l t i - a n t e n n ap r e c o d i n g ， i n c l u d i n gt h et e c h n i q u ed e f i n i t i o n s ，c l a s s i f i c a t i o n ，h i s t o r y , a n ds p e c i f i cc h a r a c t e ro ft h e r e s e a r c hf i e l d ，w h i c ha r er e l e v a n tt ot h ei n n o v a t i v ew o r ko ft h i sd i s s e r t a t i o n t w oo p t i m a ll i n e a rp r e c o d i n gd e s i g n so f p o i n t - t o - p o i n tm u l t i - a n t e n n as y s t e m sa r e p r o p o s e di nc h a p t e r2 t h e f i r s ti st h e l i n e a rp r e c o d i n gd e s i g nf o rt a s tc o d e s e s p e c i a l l y , a l lo p t i m a lp r e c o d i n gc o d e w o r ds e l e c t i o nm e t h o dn a m e d p s s ci sp r o p o s e d a c c o r d i n gt ot h e i n t r i n s i cf e a t u r eo ft a s tc o d e s t h em a t h e m a t i c a la n a l y s i sa n d s i m u l a t i o n si n d i c a t et h a ti ta c h i e v e sab e t t e rt r a d e o f fb e t w e e np e r f o r m a n c ea n d c o m p l e x i t yt h a nt h ec a s eo fp r e v i o u sd e s i g n s t h es e c o n di s t h en o n - u n i t a r yl i n e a r p r e c o d i n gd e s i g nf o ro s t b c s w i t h o mi n c r e a s i n gt h er e a l - t i m ep r o c e s s i n gc o m p l e x i t y , t h eo v e r a l ls y s t e mp e r f o r m a n c eo ft h e o r e t i c a lo p t i m i z a t i o na n dc o d e b o o kq u a n t i z a t i o n m a b si k a c i c 弱ea r eb o t hi m p r o v e dc o m p a r e dw i t ht h ec o n v e n t i o n a ld e s i g nb y u s i n gt h en o n u n i t a r y p r e c e d i n gs t r u c t u r ei nt h es e n s eo fr e s t r i c t i o no nt h et o t a lp o w e ro ft r a n s m i ts i g n a l m o r e o v e r , t h ec o n s t r a i n to nc o d e b o o ks i z et og u a r a n t e ef u l ld i v e r s i t yo r d e ri sg i v e na n d p r o v e d b a s e do nt h i s ，t oc o m b a tt h ea n t e n n as p a t i a lc o r r e l a t i o n s ，ap r e c e d i n gc o d e b o o k g e n e r a t i n g s o l u t i o nm i x e dw i t h w a t e r - f i l l i n g i s p r o p o s e d , w h i c hh a si n c r e a s e d p e r f o r m a n c ei m p r o v e m e n t t h ei n t r o d u c t i o no fm u l t i - c a r r i e rt e c h n i q u e s ( s u c ha so f d m ) i n c r e a s e sf e e a b a c k d a t ao f p r e c e d i n g , w h i c hm a yb ep r o p o r t i o n a lt ot h es u b c a r d e r n u m b e r h o w e v e r , t h i si s p r o b a b l yn o ts u p p o r t e di np r a c t i c e c h a p t e r3d e a l sw i t ht h i sp r o b l e mf r o mt h e p r e c e d i n gc o d e w o r dt r a c k i n gs t r a t e g yp o i n to fv i e w a st h i s ，an e wm c t d ci sp r o p o s e d v i as y s t e mp e r f o r m a n c eb o u n do p t i m i z a t i o n a tt h ec o s to fl o wa m o u n to ff e e d b a c kd a t a , t h i sm e t r i ci m p r o v e ss y s t e mp e r f o r m a n c e ，w h i c hc a nb ea p p l i c a b l et ob o t hf r e q u e n c y a n dt e m p o r a lc o r r e l a t i o n so fc h a n n e l s f o rt h el o w e rc o m p l e x i t y , i tc a nb ee a s i l ya p p l i e d t op r a c t i c a ls y s t e m s t h em u l t i - u s e rm u l t i - a n t e n n ap r e c o d i n gt e c h n i q u e ，w h i c hu s e st h ea d d i t i o n a l d e g r e e so ft r a n s m i ts p a t i a lf r e e d o mt od e c o u p l ed i f f e r e n tu s e rd a t a , i sah o tr e s e a r c h f i e l d r e c e n t l y a ni m p r o v e dp r e c e d i n gm e t h o db a s e do ns l n ri sp r o p o s e di nc h a p t e r4 ， i n c l u d i n gt w oi t e r a t i v ea l g o r i t h m sw h o s eo p t i m i z a t i o n se m p h a s i z eo nt h ed i f f e r e n ts n r r e g i o n s t h i sm e t h o dd i g so u tt h ei n h e r e n tr e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h ep r e c e d i n gm a t r i c e s a n dr e c e i v e - c o m b i n i n gm a t r i c e s ，a n da c h i e v e st h eo p t i m i z e ds o l u t i o n sb yt h ei t e r a t i v e a l g o r i t h m st os o l v et h en e s t i n gp r o b l e m t h ea d v a n t a g e sa r ev e r i f i e df r o mb o t ht h e a v e r a g es e ra n dt h es y s t e mg u mr a t ea s p e c t si nt h en u m e r i c a ls i m u l a t i o n s i ti s o b s e r v e dt h a tt h em e t h o di ss u p e r i o rt ot h eo r i g i n a ld e s i g nb a s e do ns l n ra n dm a n y o t h e rc l a s s i c a lm e t h o d s i na d d i t i o n ，w i t ht h er a p i dc o n v e r g e n ts p e e d , t h ep r o p o s e d i t e r a t i v ea l g o r i t h m sa r ef a v o r a b l ef o rp r a c t i c e c h a p t e r5d i s c u s s e su s i n gp r e c e d i n gt os u p p r e s sp a p ro fm i m o o f d ms y s t e m s b a s e do ns p a c e t i m e c o d i n g ac r o s s - f r e q u e n c yp e r m u t a t i o na n di n v e r s i o n ( c f p i ) p r e c e d i n gt e c h n i q u ei sp r o p o s e d ，w h i c ht r a n s f o r m ss i g n a lv i aa d d i t i o n a ld e g r e e so f f r e q u e n c yf r e e d o m t h ea n a l y s i ss h o w st h a tt h ep a p rs u p p r e s s i o ni ss o l i d e s p e c i a l l y , c f p ih a sm o r ee x t e n s i v ea p p l i c a b i l i t yc o m p a r e dw i t ht h ep r e v i o u st e c h n i q u e sf o ri t i s c o m p a t i b l ew i t he i t h e rs p a c 净t i m eo rs p a c e - f r e q u e n c ym i m o o f d ms y s t e m s f i n a l l y , t h ec o n t r i b u t i o n si nt h i sd i s s e r t a t i o na r es u m m a r i z e di nc h a p t e r6 t h e a b s t r a c t s u g g e s t i o n sf o rf u t u r er e s e a r c ha r ea l s op r e s e n t e d k e y w o r d s ：m u l t i a n t e n n a , m i m o ，p r e c 0 d i n g ，o f d m ，p a p r v 图表目录 图表目录 图1 1多天线预编码系统基本结构3 图1 2t o m l i n s o n - h a r a s h i m a 预编码系统结构6 图1 3 发射天线选择系统结构k 1 3 图14 分簇策略15 图1 5内插策略1 5 图1 6 跟踪策略一1 5 图1 7 下行链路中的m u m i m o 预编码系统结构1 7 图1 8m i m o o f d m 系统中降低p a p r 的预编码处理2 1 图2 1 码本量化反馈的点对点多天线线性预编码系统2 5 图2 2p s s c 下的不同反馈量的s e r 性能比较一3 4 图2 3 不同码字选择准则下的s e r 性能比较3 5 图2 - 4p s s c 和f n s c 产生的等效c s i 矩阵的条件数比较3 5 图2 5 基于t a s t 码和s m 的有限反馈线性预编码系统的s e r 性能比较。3 6 图2 6 中断容量比较( s n r = 1 0d b ) 3 6 图2 7s e r 性能比较i ( 4 t x 1 r x 骁，q p s k ) 4 9 图2 8s e r 性能比较i i ( 4 t x - l r x 奶，q p s k ) 。4 9 图2 - 9s e r 性能比较i i i ( 6 t x 一2 r x 一毋，16 q a m ) 5 0 图2 1 0 归一化遍历容量比较( 4 t x 1 r x g | 2 ) 5 0 图2 11 s e r 性能比较i v ( 4 t x 一1 r x - 晚，q p s k ，p = 0 6 ) 。5 1 图2 - 1 2 s e r 性能比较v ( 4 t x 一1 r x 晚，q p s k ，户= 0 9 ) 5 1 图3 1m i m o - o f d m 系统中的有限反馈预编码模型5 6 i x 图表目录 图3 2 预编码矩阵自适应跟踪步骤示意图。5 6 图3 3基于o s t b c 结构的预编码码字自适应跟踪测度性能( 频域相关性) 6 2 图3 - 4 基于s m 结构的预编码码字自适应跟踪测度性能( 频域相关性) 6 2 图3 5 基于o s t b c 结构的预编码码字自适应跟踪测度性能( 时域相关性) 6 3 图3 6 基于s m 结构的预编码码字自适应跟踪测度性能( 时域相关性) 。6 3 图4 1 基于s l n r 的m i d m i m o 预编码改进方案的系统框图6 7 图4 2 平均s e r 性能比较( 6 t x 3 r x 2 u e 2 d ) 7 6 图4 3 和速率性能比较( 6 t x 3 r x 2 u e 一2 d ) 7 6 图4 4 平均s e r 性能比较( 9 t x 3 r x 3 u e 2 d ) 7 7 图4 5 和速率性能比较( 9 t x 3 r x 3 u e 2 d ) 7 7 图4 6 迭代次数的影响i ( 算法i ，6 t x 3 r x 2 u e 一2 d ，s n r = 2d b ) 7 8 图4 7 迭代次数的影响i i ( 算法i ，6 t x 3 r x 2 u e 一2 d ，s n r = 8d b ) 7 8 图5 1c f p i 预编码的基本系统示意图8 2 图5 2c f p i 中的某次操作。8 4 图5 3 性能比较( 基于o s t b c 的空时结构m i m o o f d m ，p = 8 ，n o = 6 4 ) 8 6 图5 - 4c f p i 的性能i ( 基于o s t b c 的空时结构m i m o o f d m ，n c = 6 4 ) 8 7 图5 5c f p i 的性能( 基于o s t b c 的空频结构m i m o o f d m ，c = 1 0 2 4 ) 8 7 图5 - 6c f p i 的性能i i i ( 基于t a s t 码的空频结构m i m o o f d m ，n c = 2 5 6 ) 8 8 表1 1无线通信主流标准中的m i m o o f d m o f d m a 预编码技术。2 表3 1 仿真参数i 6 1 表3 2 仿真参数6 1 x 缩略词表 3 ( 狰p 3 g p p 2 b 3 g b d b e r b l a s t c c d f c d m c d m a c f c m c s i c s 瓜 c s r r d a s t d f e d f r d p c e f d d f d m f d m a f f t 胍 i i d m e e 球f r 缩略词表 3 旧g e n e r a t i o np a r t n e r s h i pp r o j e c t 3 一g e n e r a t i o np a r t n e r s h i pp r o j e c t2 b e y o n d3 g b l o c kd i a g o n a l i z a t i o n b i t 锄r r a t e b e l ll a b o r a t o r i e sl a y e r e ds p a c e - t i m e c o m p l e m e n t a r yc u m u l a t i v ed i s t r i b u t i o nf u n c t i o n c o d ed i v i s i o nm u l t i t i l e x i n g c o d ed i v i s i o nm u l r i p l ea c c e s $ c r e s tf a c t o r c u b i cm e t r i c c h a n n e ls t a t ei n f o r m a t i o n c h a n n e ls t a t ei n f o r m a t i o na tr e c e i v e r c h a n n e ls t a t ei n f o r m a t i o na tt r a n s m i t t e r d i a g o n a la l g e b r a i cs p a c e - t i m e d e c i s i o n - f e e d b a c ke q u a l i z a t i o n d i s c r e t ef o u r i e rw a n s f o r m d i r t yp a p e rc o d i n g e i g e n v a l u ed e c o m p o s i t i o n f r e q u e n c yd i v i s i o nd u p l e x f r e q u e n c yd i v i s i o nm u l t i p l e x i n g l 宙e q u e n c yd i v i s i o nm u l t i p l ea c c e s s f a s tf o u r i e rt r a n s f o r m h i g hp o w e ra m p l i f i e r i n d e p e n d e n ti d e n t i c a l l yd i s t r i b u t e a i n s t i t u t eo fe l e c t r i c a la n de l e c t r o n i c se n g i n e e r s i n v e r s ef a s tf o u r i e rt r a n s f o r m x i 第三代合作伙伴计划 第三代合作伙伴计划2 超三代 块对角 误比特率 贝尔实验室分层空时 互补累积分布函数 码分复用 码分多址 峰值系数 立方测度 信道状态信息 接收机获取信道状态信息 发射机获取信道状态信息 对角代数空时 决策反馈均衡 离散傅立叶变换 污纸编码 特征值分解 频分双工 频分复用 频分多址 快速傅立叶变换 高功率放大器 独立同分布 电气和电子工程师协会 反向快速傅立叶变换 缩略词表 i s i i n t e r s y m b o li n t e r f e r e n c e n u r n ur a d i o c o m m u n i c a t i o ns e c t o r l d cl i n e a rd i s p a - s i o nc o d e l t e l o n gt e r me v o l u t i o n l t e - a d v a n c e d l o n gt e r me v o l u t i o na d v a n c e d m b f d dm o b i l eb r o a d b a n df r e q u e n c yd i v i s i o nd u p l e x m b t d dm o b i l eb r o a d b a n dt i m ed i v i s i o nd u p l e x m g fm o m e n tg e n e r a t i n gf u n c t i o n m i m o m u l t i p l e - i n p u tm u l t i p l e - o u t p u t m i s o m u l t i p l e - i n p u ts i n 9 1 e - o 删尹l u t n 儿m a x i m u ml i k e l i h o o d 删s em i n i m u mm e a ns q u a r e de r r o r m s em e a ns q u a r e de r r o r m u m i m om u l t i - u s e rm i m o o f d m o r t h o g o n a lf r e q u e n c yd i v i s i o nm u l t i p l e x i n g o f d m a o r t h o g o n a lf r e q u e n c yd i v i s i o nm u l t i p l ea c c e s s o s t b c o r t h o g o n a ls p a c e t i m eb l o c kc o d e p a p r p e a k - t o - a v e r a g ep o w e rr a t i o p d f p r o b a b i l i t yd e n s i t yf u n c t i o n p e p p a i r w i s ee r r o rp r o b a b i l i t y p s k p h a s e s h i f tk e y i n g q a m q u a d r a t u r ea m p l i t u d em o d u l a t i o n r r mr a d i or e s o 愀m a n a g e m e n t s d m a s p a c ed i v i s i o nm u l t i p l ea c c e s s s e r s y m b o le r r o rr a t e s i n r s i g n a l - t o i n t e r f e r e n c e - p l u s - n o i s er a t i o s i s o s i n g l e i n p u ts i n 舀e 0 l i l p u t s l n r s i g n a l t o - l e a k a g e - a n d - n o s er a t i o s m s p a t i a lm u l t i p l e x i n g s n r s i g n a l - t o - n o i s er a t i o s t c s p a c e - t i m ec o d i n g s t t c s p a c e - t i m et r e l l i sc o d e x 符号间干扰 国际电信联盟无线部门 线性弥散码 长期演进 进一步长期演进 移动宽带频分双工 移动宽带时分双工 矩母函数 多输入多输出 多输入单输出 最大似然 最小均方误差 均方误差 多用户多输入多输出 正交频分复用 正交频分多址 正交空时分组码 峰均功率比 概率密度函数 成对差错概率 相移键控 正交幅度调制 无线资源管理 空分多址 误符号率 信干噪比 单输入单输出 信漏噪比 空间复用 信噪比 空时码 空时网格码 缩略词表 s u m 【e m o s v d 1 a s t t d d t d m t d 队 u m 旧 u m t s v q w f w i m 执x z f s i n g l e - u s e rm i m o s i n g u l a rv a l u ed e c o m p o s i t i o n t h r e a d e da l g e b r a i cs p a c e - t i m e t i m ed i v i s i o nd u p l e x t i m ed i v i s i o nm u l 廿p l e x i n g t i m ed i v i s i o nm u l t i p l ea c c o s s l l l 妇m o b i l eb r o a d b a n d u n i v e r s a lm o b i l et e l c c o m m u n i c a f i o u ss y s t e m v e c t o rq u a n t i z a t i o n w a t e r - f i l l i n g w o r l di n t e r o p e r a b i l i t yf o rm i c r o w a v ea c c e s s z e r o - f o r c i n g x i 单用户多输入多输出 奇异值分解 螺纹代数空时 时分双工 时分复用 时分多址 超移动宽带 通用移动通信系统 矢量量化 注水 全球微波接入互操作 迫零 数学符号表 a a a ，a a 兰， n ( ) t ( ) 。 ( ) h 数学符号表 黑体大写字母表示矩阵 黑体小写字母表示矢量 斜体字母表示标量 定义符 约等于 统计平均意义下的相等、小于等于和大于等于 远小于 自然数集 矢量或矩阵的转置 复数、矢量或矩阵的共轭 矢量或矩阵的共轭转置 矩阵a 的伪逆 绝对值 2 范数 f r o b e n i u s 范数 矩阵的迹 数学期望 将某个矩阵的所有列堆栈成一个列矢量 某个矩阵的第所个奇异值 某个矩阵的第，z 个特征值 2 f _ 、 】、，飞rr ， r引叫“” 数学符号表 文p ，q ) q ：， 1 ，2 ，2 ，刀】) h c m ( 0 ，占2 ) l j 口! c ： d i a g ( x 1 ，而，矗，h ) d ) ( ) l 2 p r 【】 a r g m i n f ( x ) a r g m a x 以x ) ( 石) + 矩阵a 的第p 行第g 列的元素 矩阵a 的前刀列组成的新矩阵 k r o n e c k a 积 向后取整 均值为0 ，每维方差为占2 2 的复高斯分布 m 阶的单位矩阵 j 口的阶乘 组合数赤 n x n 阶的对角矩阵，第刀个对角元素为 某个方阵的行列式 某个方阵的平方根 某个事件的概率 以x ) 在约束条件下取最小值时所对应的变量x 的取值 爿x ) 在约束条件下取最大值时所对应的变量x 的取值 如果z 0 ，则取值x ；否则取0 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地 方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含 为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明 确的说明并表示谢意。 论文使用授权 劲哆年| z 羁7 日 本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文 的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁 盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文 的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或 扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后应遵守此规定) 日期：2 哆年1 2 月7 日 第一章绪论 1 1 研究背景 第一章绪论 二十世纪九十年代中后期，以基于多天线的多输入多输出( m m o ) 空间复用 ( s m ) 和空时码( s t c ) 技术【l 巧】提出为契机，无线通信进入新一轮蓬勃发展的时期。 第三代合作伙伴计划( 3 g p p ) 在2 0 0 4 年年底开始的通用移动通信系统( u m t s ) 技术的长期演进( l t e ) 项目、第三代合作伙伴计划2 ( 3 g p p 2 ) 的超移动宽带 ( u m b ) 技术、全球微波接入互操作( w i m a x ) 技术以及电气和电子工程师协会 ( i e e e ) 的8 0 2 2 0 移动宽带频分双工移动宽带时分双工o v l b f d d m b t d d ) 技术 的并起体现了超三代( b 3 g ) 阶段移动宽带通信和宽带无线接入技术的融合与渗 透趋势。多天线和正交频分复用多址( o f d m o f d m a ) 技术的全面引入是其中的 总体特点，而由信道自适应概念细化出的预编码( 也称为预处理、预畸变、预均衡 或预滤波) 技术的广泛采用标志着业内对该技术在新一代无线通信领域中的重要 性的一致认同，如表1 1 所示。 国际电信联盟无线部门( 1 1 u r ) 在2 0 0 6 年正式将b 3 g 技术命名为 i m t - a d v a n c e d ，并于2 0 0 8 年初向各国标准化组织征集相关技术提案。3 g p p 亦期 待利用l t e 的进一步演进( 3 g p pl t e a d v a n c e d ) 计划深入巩固其在未来市场竞 争中的优势地位。另一方面，由于l t e 的大规模技术革新在某种意义上已经将近 二十年来学术界积累的高级信号处理技术精华充分吸收，其本身已经具有相当明 显的4 g 技术特征，所以l t e a d v a n c e d 的技术发展是对l t e 技术的一种平滑演进， 实际上更多地体现在无线资源管理( r r m ) 技术和网络层的优化方面。而物理层的 研究发展更趋向合理改善既有的l t e 技术。 正如前面提及，在无线通信技术发展的近十多