基于發(fā)送端估計信道狀態(tài)信息的自適應(yīng)MIMO-OFDM系統(tǒng)

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1、基于發(fā)送端估計信道狀態(tài)信息的自適應(yīng)MIMO-OFDM系統(tǒng)摘要自適應(yīng)MIMO-OFDM系統(tǒng)采用的是本征模算法，這種算法是基于當信道狀態(tài)信息（CSI）在發(fā)送端準確已知的情況下，此時信號在很大程度上可能會提高頻譜效率。但是，對于一個在頻率選擇衰落信道下的無線系統(tǒng)來說，信道狀態(tài)信息的完全已知是一個很難的假設(shè)。當存在信道狀態(tài)信息誤差時，則本征模的正交性可能會丟失，在這種情況下，在每一個子載波處就需要一個空間均衡器來消除本征模相互之間的干擾。在這篇文章中，我們建議采用第一階逆矩陣近似(基于截斷諾依曼展開算法)來找到一個上

2、限值，此上限值是均衡器輸出端的判決變量的協(xié)方差矩陣的上限值?；谶@個上限值，我們就可以找到受最大傳輸功率與最大幀誤差限制的最大化吞吐量的新的比特與功率載入算法。通過用不同的天線相關(guān)設(shè)置的計算機仿真，可以研究在可達到的頻譜效率內(nèi)信道狀態(tài)信息誤差所帶來的影響。結(jié)果清楚在顯示到，提議的方法對于信道狀態(tài)信息誤差與信道空間相關(guān)性是具有魯棒性的。在較低與中等信噪比時所能達到的頻譜效率與在發(fā)送端不知道信道狀態(tài)信息時所需的損耗容量大得多。1介紹通過在多輸入多輸出（MIMO）系統(tǒng)中采用正交頻分復(fù)用（OFDM）技術(shù)，原來頻率選擇

3、性的MIMO信道就變成了一組非頻率選擇性衰落MIMO信道。如果在發(fā)送端已知信道狀態(tài)信息，則信道矩陣可以用奇異值分解（SVD）算法將其分解成對應(yīng)子載波的本征模。從而就可以在空間領(lǐng)域得到一系列相互正交的子信道。最后，我們將把這些重要的子信道當作是本征模。這里，我們考慮時分雙工（TDD）系統(tǒng)，基于無線信道的相關(guān)性，在發(fā)送端可以得知信道狀態(tài)信息（CSI）。但是完全在發(fā)送端已知信道狀態(tài)信息對于無線系統(tǒng)來說是一個非常大的假設(shè)，并且當信道狀態(tài)信息存在錯誤時，本征模的正交性就會丟失。利用發(fā)送端的部分信道狀態(tài)信息的二維本征波束

4、與阿拉穆蒂編碼（Alamouti’sencoder）。當信噪比（SNR）較高時，實用的正交振幅調(diào)制（QAM）星座圖結(jié)構(gòu)通常會受到很大的速率限制，因為它們不能充分利用多輸入多輸出（MIMO）信道所提供的復(fù)用增益。11在這篇文章中我們考慮了與我們最近推出的著作中的參考文獻[9]中一樣的分層體系結(jié)構(gòu)，在每一個子載波處都有一個空間均衡器來消除本征模干擾。能過采用第一階矩陣逆矩陣近似，我們可以得到均衡器輸出端的一個判決變量的協(xié)方差矩陣的一個上限值。同樣，我們也提供了一種新的比特和功率算法來最大化受限于最大傳輸功率和最大

5、誤幀率的吞吐率。最后的數(shù)據(jù)結(jié)果非常清楚的表示，我們所提供的方法非常有效的利用到了多輸入多輸出信道（MIMO）所提供的空間復(fù)用增益，并且這種方法對于信道狀態(tài)信息存在誤差時也具有魯棒性。2系統(tǒng)模型自適應(yīng)多輸入多輸出——正交頻分復(fù)用（MIMO-OFDM）系統(tǒng)框圖中共有C個子載波，T根發(fā)送天線與R根接收天線，如圖1所示。正交頻分復(fù)用（OFDM）調(diào)制器與解調(diào)器的輸入與輸出關(guān)系如（1）給出：（1）這里，是一個臨時的編號，代表著子載波個數(shù)編號，與分別代表了預(yù)處理器輸出矩陣與正交頻分復(fù)用解調(diào)器輸出矩陣的第列，代表著噪聲向量在

6、瞬時時刻的值，代表著信道矩陣在瞬時時刻時的值。輸入代表著發(fā)射天線與接收天線在子載波處的復(fù)信道增益。幀長L的選擇要小于信道的相關(guān)時間。為了簡化示子，時間編號將在下面被省去。我們采用信道狀態(tài)信息誤差模型：基于發(fā)送端的估計信道矩陣通過給出，表示信道估計誤差并且是獨立同分布的矩陣，其中是已知的，它服從如下分布。通過信道估計矩陣的奇異值分解，我們得到了單位矩陣，并通過它來完成線性預(yù)結(jié)合。在子載波處的發(fā)送向量，這里代表由比特與功率算法得到的激活本征模的11（a）發(fā)送端（b）接收端圖1系統(tǒng)框圖數(shù)目，其中是子載波c處的發(fā)送復(fù)

7、數(shù)字碼元向量，而矩陣控制著分配給每一個本征模的功率（集群功率歸一化1，即）并且包含了的第一個列元素。則第c個子載波外的接收信號可以被表示如下y：==11===(2)這里，是獨立同分布的輸入，即服從。是一個的矩陣，且只有對角線上有元素，而矩陣其余地方的元素都為0，其中代表著厄米特Hermitian矩陣的本征值。矩陣是信號處理在發(fā)送端的累積效果與傳輸數(shù)據(jù)信號的信道傳播，并且可以在通過增加用作信道估計的導(dǎo)頻碼元，從而在接收端獲得。的估計超出了這篇文章的研究范圍，所以我們將在下面假設(shè)它已經(jīng)在接收端完全已知。非常有效的

8、Turbo編碼因為其較大的編碼增益所以常被用作信道編碼。turbo編碼將時域與頻域結(jié)合起來，所以在一個傳輸幀的連續(xù)OFDM碼元中，一個turbo碼字將包含所給分層的被選擇本征模。3均衡器輸出端的信噪比我們分析這種情況，當線性后處理（或空間均衡）已經(jīng)經(jīng)過迫零均衡法完成。但是，通過仿真，最后可以得到與用最小線性均方誤差方法均衡同樣的結(jié)論。判決變量的協(xié)方差矩陣的后處理方法如下===（3）分解矩陣如下（4）