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1、2019/8/5,1,一种新的MIMO系统 自适应调制算法,报告人郑国强 2004.12.25,西安电子科技大学信息科学研究所,2019/8/5,2,主要内容,1. MIMO系统 2. 链路自适应技术 3. MIMO链路自适应技术及问题 4. 新的自适应算法的理论依据 5. 算法流程 6.仿真结果及性能分析 7.结论及问题,2019/8/5,3,1. MIMO系统的基本原理,MIMO技术的核心思想： 是信号的空间-时间联合处理，将数字信号固有的时间纬度与多个空间分离天线带来的空间维度联合起来。有效的利用无线链路中的随机衰落和延迟扩展来成倍地提高传输的速率和可靠性。,2019/8/5,4,2.链
2、路自适应技术,自适应技术的基本思想 无线通信环境的特点 非自适应系统存在的问题 基于信道质量的自适应传输-链路自适应（LA） 链路自适应中的关键环节,2019/8/5,5,3. MIMO自适应调制技术及问题,若一个多输入多输出MIMO系统，具有MT个发射天线和MR个接收天线，采用线性模型接收信号时两可表示为：,H是描述MIMO系统信道的信道矩阵，为MRXMT 的复矩阵，用hij表示矩阵H的第ij个元素，代表从第j根发射天线到第i根接收天线的信道衰落系数；n是用MRX1的列矩阵描述的加性高斯白噪声,这里：,（1）,2019/8/5,6,由矩阵的奇异值（SVD）分解理论：任何一个MRXMT的矩阵H
3、可以分解为：,这里，是非负对角矩阵；U和V为酉矩阵，即满足UUH=IMR，VVH=IMT,（2）,2019/8/5,7,2019/8/5,8,在标准的MIMO系统链路自适应方法中，利用矩阵奇异值（SVD）分解的方法存在以下几个缺点： 在发射端必须准确的知道矩阵V和信道的衰减，这 就意味着需要通过反向信道传输大量的附加信息； 把发射端信号矢量X和矩阵V左乘增加了传输信号的 峰均比PAPR，所以，信号对由高功率放大器所引入 的非线性失真非常敏感； 尽管接收机端可能有最新的信道状态信息CSI，但在 信号检测过程中所用的CSI必须和在发射端原来使用 的相同；,2019/8/5,9,4.新的自适应算法的
4、理论依据,条件：针对单用户的MIMO系统，且信道为平衰落 的准静态无线信道。,分析：,令,则有：,矩阵H的逆矩阵,由,得到：,2019/8/5,10,根据上式，第i个发射天线所发射的信号的估计值可以表示为：,估计值由于受到来自 个接收天线的加性噪声的影响而产生失真。假如在所有接收机上产生的噪声相同，平均噪声功率为 N0。,2019/8/5,11,第i个发射天线的信噪比为：,这里Pi是发射端第i个发射天线的信号功率；,取决于发射天线的信号功率及接收机的实现,第二项取决于信道的特性,2019/8/5,12,5.算法流程,2019/8/5,13,不同的调制模式之间切换门限的确定,2019/8/5,1
5、4,2019/8/5,15,功率分配,根据注水原理的最佳自适应功率分配：在平均发射功率受限的条件下，当信道状态好时，增大发射功率；而当信道质量下降时，发射功率随之减小。问题：系统的不稳定性。 根据文献3，如果率为连续可变的，则功率控制为信道容量所带来的增益可以忽略；但实际的调制方式所提供的率都是离散的，此时，功率控制就尤为重要，需要功率控制来填补离散的率间的空隙，功率控制可以使频谱效率提高0.5bit.,2019/8/5,16,信道矩阵H,2019/8/5,17,6.仿真结果及性能分析,4发射和4接收天线的系统。可选择的调制方式有十种：BPSK、QPSK、8-QAM、16-QAM、32QAM、
6、64QAM、128QAM、256-QAM、512QAM、1024QAM。四种目标误码率分别为,2019/8/5,18,不同目标误码率下的系统吞吐量,2019/8/5,19,MIMO系统吞吐量的概率分布,2019/8/5,20,选择某种调制方式传输的概率,2019/8/5,21,发射天线和接收天线数均为8的仿真正结果,2019/8/5,22,7.结论及问题,对于两种仿真结果的系统吞吐量同理论的分析结果存在一定的差别。目标误码率BER为10-4，发射天线和接收天线均为4的系统，所观察的系统性能有12dB的下降。把发射和接收天线数加倍后，系统的性能下降增加到14dB。对于性能的下降存在许多原因： 仿
7、真中使用了最简单的检测技术； 发射端仅有信道状态信息的部分信息； 可利用的编码调制方式受到限制； 在系统中没有使用自适应功率分配。,2019/8/5,23,算法的进一步改进,根据本算法存在的问题，设想采用联合发送端和接收端的自适应功率分配和编码调制算法，基本思想如下： 1 在系统的开始由接收端和发射端分别根据CSI确定调制方式和功率分配；接收端根据发射端的功率和调制分配方案对有关参数进行调整； 2 之后，由接收端根据CSI确定调制方式及功率分配，并分析整个分配方案的改变情况，若存在较大的分配方式的变化，这时通过传输所有CSI到发射端，由发射端实施自适应选择；否则，仍有接收端进行自适应选择。,2019/8/5,24,报告结 束,欢迎大家提出宝贵 意见与建议!,