基于压缩感知的信道互易性补偿方法分析与研究

发布时间：2017-08-19 08:06

  本文关键词：基于压缩感知的信道互易性补偿方法分析与研究

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【摘要】：移动通信一般包括时分双工(Time Division Duplex,TDD)和频分双工(Frequency Division Duplex,FDD)两种制式,相比于FDD系统,TDD系统的一个主要优势就是上下行信道具有互易性,利用信道互易性可以有效地提高频谱利用率。然而有许多原因会导致TDD系统上下行信道互易性被破坏,若不对其进行相应的校准补偿,会导致TDD系统失去这一天然优势。本篇论文主要从系统容量和误差的角度出发,分析了信道估计误差和信道时变特性对上下行信道互易性产生的影响,然后利用信道的稀疏特性,分别针对TDD-MIMO系统和大规模天线系统提出了相应的信道互易性补偿方法。本篇论文的主要工作包括:(1)简单介绍了TDD系统和FDD系统以及各自的优缺点,同时突出介绍了TDD系统中的一个重要优点:上下行信道互易性。随后重点分析了导致TDD系统上下行信道互易性丧失的因素,主要包括信道估计误差、射频器件的非理想特性、干扰模式不对称和信道时变特性等。现有许多关于信道互易性补偿的文献只考虑信道时变特性产生的影响,而直接忽略了信道估计误差,本篇论文综合考虑信道估计误差和信道时变特性这两维因素,将压缩感知算法运用到信道互易性补偿方法中,有效地提升了系统性能,降低了计算复杂度。(2)重点分析了信道时变特性对TDD-MIMO系统容量所产生的影响。利用奇异值分解(Singular Value Decomposition,SVD)对MIMO系统容量进行量化,然后通过对比信道时不变和信道时变两种情况下系统容量的差别,发现信道时变特性会导致上下行信道互易性被破坏,从而导致系统容量的下降。随后基于上述分析,利用信道时域脉冲响应所具有的稀疏特性,在考虑信道估计误差的情况下,将压缩感知技术运用到信道互易性补偿中,通过对重构算法进行改进提出了一种针对TDD-MIMO系统的基于压缩感知的信道互易性补偿方法。仿真结果表明,基于压缩感知的信道互易性补偿方法可以有效地提高系统容量,且复杂度较低。(3)简单介绍了近年来新出现的大规模天线技术,并分析了大规模天下系统中信道互易性的重要作用。然后就大规模天线系统中信道互易性丧失问题,在考虑信道估计误差的情况下,利用多天线信道的空时相关性,提出一种基于压缩感知的大规模天线系统信道互易性补偿算法。仿真结果表明,该方法可以有效地提高系统性能,降低误差,从而补偿信道互易性的丧失。
【关键词】：信道互易性 压缩感知 信道预测 大规模天线
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN929.5
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 绪论8-13
• 1.1 研究背景8-9
• 1.2 研究意义和目的9-11
• 1.3 论文的内容安排11-13
• 第二章 信道互易性补偿相关理论知识13-35
• 2.1 MIMO技术13-19
• 2.1.1 空间分集技术13-18
• 2.1.2 空间复用技术18-19
• 2.2 OFDM技术19-21
• 2.3 MIMO-OFDM技术21-22
• 2.4 压缩感知技术22-26
• 2.4.1 理论框架22-23
• 2.4.2 信号的稀疏表示23-24
• 2.4.3 观测矩阵的设计24-25
• 2.4.4 信号的重构算法25-26
• 2.5 信道时变特性以及空间信道模型26-30
• 2.5.1 信道时变特性26-28
• 2.5.2 空间信道模型28-30
• 2.6 信道互易性概述30-33
• 2.7 本章小结33-35
• 第三章 基于压缩感知的TDD-MIMO系统信道互易性补偿35-47
• 3.1 信道时变对TDD-MIMO系统的影响35-38
• 3.1.1 信道时不变情况下的系统容量36-37
• 3.1.2 信道时变情况下的系统容量37-38
• 3.2 基于压缩感知的TDD-MIMO系统信道互易性补偿方法38-43
• 3.3 仿真结果与分析43-46
• 3.4 本章小结46-47
• 第四章 基于压缩感知的大规模天线系统信道互易性补偿47-56
• 4.1 大规模天线技术47-48
• 4.2 基于压缩感知的大规模天线系统信道互易性补偿方法48-52
• 4.3 仿真结果与分析52-55
• 4.4 本章小结55-56
• 第五章 总结与展望56-58
• 5.1 本论文工作总结56-57
• 5.2 后期工作展望57-58
• 参考文献58-61
• 附录1 程序清单61-63
• 附录2 攻读硕士学位期间撰写的论文63-64
• 附录3 攻读硕士学位期间参加的科研项目64-65
• 致谢65

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本文编号：699569