MIMO系统有限反馈预编码和码本设计研究(3)
是独立的，若其中一个支路的差错概率为 p，则 L 个并行传输的差错概率就为 pL
。可
以看出，L越大，系统的可靠性就越高[3]
。
（2） 复用技术
复用技术指在发射天线上传输独立的数据信号，而在接收端使用干扰消除方法恢复
各个数据流信息的技术。通过复用技术，我们可以在不增加功率和带宽的前提下，提
高信息传输速率与频谱利用率，可以缓解目前较为紧张的频谱资源使用现状。
（3） 波束成形技术
波束成形技术是借由多根天线产生一个具有指向性的波束，将能量集中在欲传输
的方向，增加信号品质，并减少与其他用户间的干扰。对波束成形技术而言，在发射
端或接收端均可对信道进行处理，这样就可以使收到的信号拥有很高的质量，降低误
码率。例如，在文献[7]中，几位作者主要研究在发射端利用反馈获取波束成形的量化
信息后，如何产生一个适用于所有波束成形器的中断频率下界，及其对系统产生的影
响。
1.3 有限反馈技术简介
近几年，由于频谱资源愈发紧张，且无线传输系统的稳定性也亟待提高，国内外学
者纷纷致力于研究可以解决以上两个重要问题的预编码技术，也提出了不少具有高实
用性的预编码方案。简单地说，预编码技术就是在发射端利用信道状态信息（Channel
State Information，CSI）对发射信号进行预处理来减小系统误码率、提高系统吞吐量的
是少部分信道信息，此时就需要接收方通过有限速率反馈的方式将信道信息传回发送
端。对于发射端已知部分信道信息的预编码，目前研究主要集中在两个方面：
（1） 基于信道统计特性的有限反馈技术
虽然实际中发射端受反馈容量限制不能完全知晓信道信息，但是信道的一些统计特
性可以被反馈发射端，例如信道的均值、信道的方差。基于统计特性有两种常用量化
模型：均值反馈模型和协方差反馈模型。
（2） 基于码本的有限反馈预编码技术
这种反馈方式是先对信道进行大量的量化，设计出一定数量的码本并放置在收发两
端。然后由接收端估计出信道状态，并根据一定的准则选出适应当前信道的最优码字，
随即将代表所选码字的索引以二进制形式反馈回发射端。发射端在发送前，根据索引
找到其代表的码字，并将信号乘以最优码字完成系统预编码，以此来减小空间信道对
信号的影响，抵抗衰落[6]
。如何从码本中选出恰当的码字，以及如何设计码本，使其包
含的码字能尽量囊括所有可能的信道情况，就是有限反馈预编码器设计的一个重要内
容，本次设计也将对这方面进行相应的研究。
1.4 本文主要内容及结构安排
本文主要研究在 MIMO 系统下，利用预编码设计，如何更大限度地增加信号传输
质量。具体来说，就是在接收端已知信道信息且收发双方均已知码本的情况下，研究
不同信道条件下各个有限反馈技术对系统性能的影响。最终目标为：仿真出基于天线
选择、 DFT （Discrete Fourier transform） 矩阵构建、 Grassmann 子空间封装技术以及 Lloyd
向量量化算法的 MIMO 预编码发射误码率曲线，并比较在发射端无法获得理想信道信
息条件下系统的误码性能提升状况。
本文章节安排如下：
第一章主要介绍了本文的研究背景及 MIMO 系统的特征及基本概述；
第二章介绍了MIMO 系统的基本理论。主要包括 MIMO系统的信道模型、系统容
量、经典信号检测方法等内容，为后续章节作了理论铺垫；