MU-MIMO鲁棒信号处理研究

作     者：余宏博 

作者单位：华中科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：孙俊

授予年度：2022年

学科分类：080904[工学-电磁场与微波技术] 0810[工学-信息与通信工程] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 080402[工学-测试计量技术及仪器] 0804[工学-仪器科学与技术] 081001[工学-通信与信息系统] 

主      题：MU-MIMO CSI误差 预编码 天线选择 

摘      要：MU-MIMO(多用户MIMO)是现代无线通信系统的核心技术,它对于提高系统频谱效率有举足轻重的作用。MU-MIMO的一个重要特点是对信道状态信息(CSI)的质量非常敏感,即使较小的CSI误差也可能造成严重的性能损失,其核心原因是CSI误差会导致数据流之间存在残留干扰,数据流数目越多,残留干扰越大,继而性能损失越大。而在实际系统中,CSI误差又是难以避免的,其来源包括信道估计误差、过时误差等多种。为了尽可能减弱CSI误差对MU-MIMO传输的影响,研究相应的鲁棒信号处理显然十分重要。本文围绕下行MU-MIMO系统,研究非完美CSI场景下的鲁棒预编码和天线选择算法设计,以改善非完美CSI对MU-MIMO系统的不利影响。论文主要从以下两个方面展开研究:1)鲁棒预编码:充分利用信道误差的统计信息进行贝叶斯信号处理,从而获得MSE最小的线性预编码器,具体地,从正交性原理出发,利用CSI误差的统计信息,设计了鲁棒MMSE预编码器,仿真结果证实了其性能的优越性。2)鲁棒天线选择:天线选择是一种改善MU-MIMO传输质量的重要方法,但经典的天线选择算法在CSI不准确的情形下会存在一定的性能损失。为了提高其鲁棒性,本文提出基于列表选择(list selection)的鲁棒天线选择算法,即在贪心选择算法中略微扩张备选集并在最终的备选集中寻找最优天线组合,核心是借鉴编码理论中的列表译码(list decoding)思想,使得天线选择的真实最优解有更大概率出现在最终的备选集中,从而获得算法性能的提升。仿真结果表明,上述鲁棒天线选择算法较经典贪心选择算法有一定的性能改善。