多天线组播系统空时传输方法研究

多天线组播系统空时传输方法研究

内容简介：无线多媒体业务需求的增长，尤其是移动运营商和用户对手机电视业务的强烈需求推动了多媒体广播/组播业务的发展。另一方面，多天线技术在不增加带宽和发射功率的前提下提高频谱利用率和传输可靠性。考虑将多天线技术应用于组播通信可以有效提高组播系统的性能，这就是多天线组播传输。将发射波束成型技术应用到多天线组播系统，其获得的容量随着发射天线数的增大而增大，逼近组播系统容量。然而，这需要发送端知道理想的信道状态信息，在实际系统中是很难实现的。因此，非理想信道状态信息下多天线组播系统的传输方案设计以及性能分析值得研究。在组播传输中，当系统中任何用户不能够正确接收时，基站需要向所有用户重传该信息，导致无线资源的浪费。为了减少重传，分析组播系统的中断性能具有重要的意义。本文首先针对用户移动时基站只能获得延迟信道状态信息的场景进行自适应传输方案的设计。因为信道状态信息的不匹配，传统的最大最小波束成型方法将会导致很高的系统中断。
　　 本文针对这一问题，首先利用延迟信道状态信息和多普勒频移进行信道容量估计，采用结合容量估计的新型最大最小波束成型方法，在用户移动速度较低时，系统获得接近理想信道状态信息时的性能。当用户移动速度较高时，本文提出的方法性能下降严重。本文进一步研究了新型最大最小波束成型方法和正交空时分组码方法的模式切换问题，并针对组播组内用户移动速度差异很大的场景提出用户分组传输方案。仿真结果表明，当用户移动速度较高时，倾向于选择正交空时分组码方法；用户分组传输方案在较少的发射天线数或者较低的基站发射功率处性能优于正交空时分组码方法。本文还研究了多天线组播系统的中断性能。假设用户均匀分布在一个小区内，基站采用开环正交空时分组码方法进行传输，本文推导了多天线组播系统的中断概率表达式。仿真结果验证了推导结果的正确性，并且表明在一定中断概率要求下，组播系统达到的最大传输速率随着发射天线数的增大而增大，随着用户数和小区半径的增大而减小。当发射天线数目有限时，为了提高系统的分集增益，本文进一步分析了采用多个时隙传输方式时的系统性能。仿真结果表明当发射天线数较少、小区半径和用户数较大时，系统达到最大传输速率的最优时隙数目大于一，此时多个时隙组播传输方式获得的传输速率明显优于传统的单个时隙组播传输方式。

作者：柏云凤,

关键词：无线通信, 数据传输, 频谱利用, 多天线组播,