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在不额外占用频谱资源的情况下,多输入多输出(Multi-Input Multi-Output,MIMO)技术可以充分利用空间资源,起到降低误码率、提高信道容量的作用。MIMO技术对系统性能的提高程度受到发射端对信道状态信息(Channel State Information,CSI)的了解程度的影响。时分双工系统主要利用信道互易性获得CSI,而频分双工系统则是利用有限反馈方式获得CSI的。有限反馈系统最常见的实现方式为基于码书的有限反馈方式:将一个码书同时存放在收、发两端,接收端根据估计所得的信道从码书中选择出最优码字,并将其对应的码字索引值反馈给发射端,发射端根据码字索引值解码出该码字用于预编码。本文主要研究的是适用于不同信道情况下的预编码码书,研究内容包含以下几个方面:1.独立同分布信道下,针对离散傅里叶变换(Discrete Fourier Transform,DFT)码书不能控制由线性接收机导致系统性能下降的缺点,提出了一种基于扰动的双码书设计算法。该算法以DFT码书为主码书,利用子码书中的酉矩阵码字对主码书进行扰动,并对其在信道容量、误码率性能方面的增益进行了详细的理论分析。仿真结果表明:对比于DFT码书,该双码书能在一定程度上降低线性接收机导致的性能损失,且码字搜索复杂度降低了许多。2.当信道环境中散射体数较少或天线间距较小时,信道将存在一定的空间相关性。空间相关性不仅使得码书设计的复杂度变高,而且影响了遍历信道容量。在多用户空间发射相关信道中,衰落信道的相关性往往会导致病态信道矩阵,遍历信道容量的高低受到病态信道矩阵条件数的影响。为减少病态信道对系统遍历信道容量的影响,提出了一种基于信道统计信息的码书设计算法。先利用信道统计信息分类的方法计算出高、低信噪比时遍历信道容量的损失,再将插入特征矩阵的方法与信道统计信息分类方法相结合,对码字进行了设计。仿真结果表明:对于不同病态程度的信道,与现有算法相比,该码书设计算法显著提高了系统的遍历信道容量,且稳健性较强。3.当系统的多普勒频移较小时,信道将存在一定的时间相关性。利用相邻时刻信道间存在的时间相关性来设计码书,既能降低反馈开销,又能够对信道变化进行实时的追踪。本文利用一阶高斯-马尔可夫过程对时间相关信道进行了建模,然后详细介绍了Polar-cap差分预编码码书的码书结构、实现步骤、基本性质等。针对Polar-cap预编码码书中的码字分布在圆周上而不能更准确地追踪信道变化的缺点,本文对Polar-cap差分预编码码书的码书设计方法进行了改进,使得码字分布在圆面上,并重新设计了码书半径。仿真结果表明:随着时间相关系数的降低,改进后的码书比已有码书在信道容量方面的性能更加优越。4.实际的无线通信信道不仅空间相关而且时间相关。系统不仅要考虑相邻时刻信道之间的变化而进行码书的实时更新,同时由于信道不再满足独立分布特性,信道的最优量化结果也不再均匀。本文首先对空时相关信道进行了建模;随后介绍了基于Polar-cap差分预编码码书的空时相关信道下码书设计方法;针对基于Polar-cap差分预编码码书的空时相关信道下码书在设计码书半径时并未考虑空间相关性的缺点,对码书半径进行了改进。仿真实验表明:在空/时相关信道下,改进后的码书在信道容量方面比基于Polar-cap差分预编码码书的空时相关信道下码书性能更好。