论文摘要：多天线系统中通信算法研究

多天线（Multiple Input Multiple Output，MIMO）技术可以在不提高发射功率和不占用更多频谱资源的条件下显著提高系统容量，能在复杂的无线信道环境中提供高速可靠的通信，日渐成为未来宽带无线接入关键技术中最具潜力的技术之一。多天线系统中在发射端进行预编码以及接收端进行解码都需要已知信道状态信息，信道状态信息不准确会在多天线系统的各个子信道间引入干扰，因此多天线系统的性能更依赖于信道状态信息的精度。 本文针对不同场景下多天线系统在接收端或发射端对已知信道状态信息的需要，考虑到实际中无线信道的特点，研究了有空载波的MIMO正交频分复用（Orthogonal FrequencyDivision Multiplexing，OFDM）系统信道估计、采用虚拟信道模型的MIMO信道预测、以及空间相关信道下多用户MIMO的鲁棒预编码设计。 本文研究了有空载波的MIMO-OFDM系统的信道估计算法，研究了利用信道响应长度信息进行时域滤波时信道估计算法的性能，分析了有空载波的OFDM系统各子载波上的信道估计误差方差，及其对OFDM系统性能的影响；给出一种鲁棒信道估计算法以解决各子载波信道估计误差方差不同引起系统性能恶化的问题；推导了有信道估计误差时系统误码率的解析式，并分析了有空载波和全载波OFDM系统在高SNR下达到相同误码率时的SNR差异。 面向时变信道下发射端需要已知信道状态信息的MIMO系统，本文研究了空间相关信道下MIMO角度域信道预测的问题。给出了空间相关信道下采用虚拟信道模型的阵列域信道预测算法，得到了空间独立信道和空间相关信道下的信道预测算法及信道预测归一化均方误差的表达式；给出了空间相关信道下采用虚拟信道模型的角度域信道预测算法，得到了直接在角度域进行信道预测的算法及其归一化均方误差的表达式；并给出了非均匀采样的阵列域和角度域大范围信道预测算法。 为了在空间相关信道下在发射端进行预编码，本文研究了空间相关信道下时分双工下行多用户MIMO系统的鲁棒发射预编码问题。利用角度域不同波瓣间信道近似不相关的特性，在角度域设计了空间相关信道下的发射迫零预编码算法；考虑到发射端信道状态信息的不准确性，采用贝叶斯鲁棒设计方法进一步在角度域设计对发射端信道信息误差具有鲁棒性的发射迫零预编码算法；并分析了发射端信道状态信息对系统性能的影响和角度域鲁棒发射迫零预编码的性能。

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