视距相关信道下考虑非理想CSI的MIMO收发联合设计

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视 距相 关信道 下 考虑 非理 想 Ｃ Ｓ 的ＭＩ Ｉ ＭＯ收发 联合 设 计
祝 锴 ， 胡 捍 英 ， 崔 维 嘉
（ 放 军 信 息 工 程 大 学 信 息 工 程 学 院 ，河 南 郑 州 ４ ０ ０ ） 解 ５ ０ ２
摘 要 ｔＭＩ ＭＯ系 统收 发联 合设 计 的性 能依赖 于信 道状 态信 息 （ Ｓ ）的质量 。在较 高通 信频 段 （ ６ ８ Ｈ ）下 ， ＣＩ 如 ￣Ｇ ｚ
综 合 介 绍 了ＭＳ 准 则 、ＢＥ Ｅ Ｒ准 则 、信 干 噪 比 （ Ｉ ＳＮＲ，Ｓｇ ａ— — ｔｒｅｅ ｃ —ｌｓｎ ｉｅｒｔ ）准 则 下 的 ｉｎ ｌ ｏ ｉ ｅｆｒｎ ｅｐｕ — ｏｓ — ｉ ｔ ｎ ａｏ
收 发 联 合 设 计 。在 这 其 中ＭＳ 准 则 的 目标 是 提 高 系统 的Ｂ Ｒ性 能 ，能 够 平 衡 干 扰 抑 制 噪 声 ， 并且 分 析 Ｅ Ｅ 方 便 ，广 泛 的应 用 于单 用 户 ＭＩ ＭＯ， 多用 户 ＭＩ ＭＯ以及 ＭＩ Ｆ ＭＯ Ｏ ＤＭ系 统 中 ¨ 。 预 编 码 以及 收 发 联 合 设 计 需 要 发送 端信 道 状 态 信 息 （ ＳＴ，ｃａｎ ｌｔｔ ｆｒ ｔ ｎｔａｓ ｔ ｒ ＣＩ ｈ ｎ ｅ ｓ ｅｎｏｍａｉ ｎｍｉｅ） ａ ｉ ｏ ｒ ｔ
和接收端信道状态信息 （ Ｉ ＣＳ Ｒ，ｃ ａ ｎ ｌ ｔｔ ｉｆｒ ｔ ｎｒｃ ｉｅ ） ｈ ｎ ｅ ｓ ｅ ｎ ｏｍａｉ ｅｖ ｒ 。ＣＳＲ通 过 信 道 估 计 在 接 收 端 获 得 ， ａ ｏ ｅ Ｉ
为 了能 在 发 送 端 进 行 信 号处 理 ，ＣＳＲ 通 过 反馈 到达 发送 端 ， 获 得 ＣＳＴ。 由 于信 道 估 计 误 差和 反馈 时 Ｉ Ｉ 延 等 多 种 因素 的存 在 ， 实 际情 况 中 ＣＳＴ通 常 是 存 在 误 差 的 ， 即非 理 想 Ｃ Ｉ Ｉ ＳＴ。 文 献 ［， ， ，６ ８ ２ １， １通 过 对 ＣＳ的 不 同 假 设 ，对ＭＩ １ ３ ４ － ，１～ ６ ２ ］ Ｉ ＭＯ系 统 的 最 小 Ｍｓ Ｅ收发 设 计 进 行 了研 究 。文 献 ［， ， ，８假 设 理 想 ＣＳＴ ］ ＳＲ，得 到 最优 的 预 编 码 和 解 码 模 块 。对 于 更 有 实 际 意义 的非 理 １３ ４ ］ Ｉ￣Ｃ Ｉ 想 Ｃ Ｉ 文 献 ［３在 延 时 Ｃ Ｉ ￣ 理 想ＣＳＲ条 件 下 研 究 了最 小ＭＳ 收 发 联 合 设 计 。 文 献 ［４ １ ，７ ２ ］ ＳＴ， １］ ＳＴ ［ Ｉ Ｉ Ｅ 在 １ ， ５ １， １ 中 ， 假 设 部 分 ＣＳＴ， 即 发 送 端 只 得 到信 道 均 值 和 （ ）信 道 相 关 矩 阵 ，Ｃ Ｉ 想 。针 对 非 理 想 ＣＳＲ Ｉ 或 ＳＲ理 Ｉ
信 道 的视 距分 量相 对于 较低 频段 显著 增加 ，采 用传 统 的 ＣＳ 模 型无 法 反映 实 际的信 道特 点 ，从而 影响联 合 设计算 法 的 Ｉ 性 能 。本文 在相 关 莱斯信 道 下 ，提 出一种 考虑 高频 段环 境下 非理 想 ＣＳ 的 ＭＩ Ｉ ＭＯ 系统 下行 链 路收 发联合 设计 算法 。论 文 推 导 出一种 基于 训练 序列 的信 道估 计误 差模 型代 替 传统 误差模 型， 并在此 基础 上 以最 小化 ＭＳ 为 目标迭 代求 解最 Ｅ 优 预编 码／ 解码 矩 阵 。仿 真结 果表 明 ，该 算法 在不 同的子流 数 、视 距分 量 、信 道相 关 性 以及信 道估 计误 差环 境 下，具有
的 情 况 ，文 献 【６假 设 了相 同的 非 理 想 Ｃ Ｉ ￣ Ｃ Ｉ １］ Ｓ Ｔ ［ Ｓ Ｒ，但 是 没 有 考 虑 信 道 的 相 关 性 ， 文 献 ［ １考 虑 收 发 Ｉ ２］
两 端 得 到 信 道 均 值 和 信 道 相 关 矩 阵 ，假 设 相 同 的非 理 想 Ｃ Ｉ ￣ Ｃ Ｉ ，基 于 最 ｄＭＳ 准 则 下 ，基 于 最 ＳＴ ］ ＳＲ下 ￣ Ｅ ｄＭＳ 准 则 的 闭环 收 发 设 计 ， 文 献 ［］ 究 了 Ｃ Ｉ￣ Ｃ Ｓ ￣ Ｅ ６研 ＳＴ Ｉ ＩＲ均 为 非 理 想 的相 关 信 道 下 的最 小ＭＳ 收 发 设 Ｊ Ｅ
度 的 限 制 ， 线 性 设 计 成 为 研 究 的热 点 ，在 设 计 的 过 程 中应 用 了不 同 的性 能 准 则 。 比如 ， 最 小 子 流 和
Ｍ ＳＥ［， 引
，
最 小加权ＭＳ ［，最大化互信息 训 Ｅ钔 ，，最小接 收信 号欧式距离 【，以及最 ｄＢ Ｒ ５ Ｊ ￣ Ｅ ［。文献 ［］ ８
束 赋 形 提 供 分 集 增 益 ， 因 为 这 些 与 生 俱 来 的优 势 ，ＭＩ ＭＯ成 为 未 来 移 动 通 信 系 统 有 力 的候 选 技 术 。 ＭＩ ＭＯ空 时复 用 系 统 的 预 编 码 以及 收发 联 合 设 计 能 够 提 高 数 据 速 率 ， 增 强 链 路 可 靠 性 ， 由于计 算 复 杂
第１ ５卷 第 ２期 ２ １ 年 ４ 月 ００
文 章 编 号 ： １０ ．２ ９（０ ０ ０ １７０ ０ ７０ ４ ２ １） ２０ ０ —６
电路 与 系 统 学 报
Ｊ ０ＵＲＮＡＬ ＯＦ ＣＩ ＵＩ ＲＣ ＴＳ ＡＮＤ ＹＳ Ｍ Ｓ Ｓ ＴＥ
ＶＯ１１ ．５ Ａｐｒｌ ｉ，
较 好 的误码 率性 能 。
关键 词 ｔ多输入 多输 出；信道 估 计误 差 ；信道 状态 信 息；视 距分 量 中 图分 类号 ・Ｔ ２ ．３ Ｎ９ ９５ 文献标 识码 ：Ａ
Baidu Nhomakorabea
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引 言
ＭＩ ＭＯ （ ｌ— ｐ ｔ ｌ—ｕｐ ｔ Ｍｕｔｉ ｕ ｔｏ ｔｕ ）系 统 可 以通 过 空 时复 用 提 供 高速 数 据 速 率 ，通 过 空 时 编 码 和波 ｉｎ Ｍｕ ｉ