MIMO系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、隨著無(wú)線通信用戶數(shù)量與業(yè)務(wù)需求的不斷增長(zhǎng)，傳統(tǒng)的SISO（單輸入單輸出）通信系統(tǒng)已無(wú)法滿足新一代無(wú)線通信系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)傳輸速率和傳輸質(zhì)量的要求。無(wú)線通信頻率資源有限性和高速率通信需求間的矛盾推動(dòng)著高頻譜利用率的通信技術(shù)不斷涌現(xiàn)。MIMO（多輸入多輸出）技術(shù)提供了空間自由度，而多載波技術(shù)使時(shí)-頻資源可以重新劃分。MIMO技術(shù)利用無(wú)線空間中的多徑分量在不增加系統(tǒng)帶寬的情況下提升了通信系統(tǒng)的容量或增強(qiáng)了系統(tǒng)的傳輸可靠性，但它對(duì)信道的頻率選擇性衰落

2、十分敏感。OFDM（正交頻分復(fù)用）技術(shù)將頻率選擇性衰落信道化為平坦衰落信道，有效地彌補(bǔ)了MIMO技術(shù)的缺陷；同時(shí)OFDM系統(tǒng)中所有子載波相互正交、相互重疊，提高了系統(tǒng)的頻譜效率。但是受到多徑效應(yīng)的影響，OFDM系統(tǒng)的性能?chē)?yán)重惡化。將MIMO技術(shù)與OFDM技術(shù)相結(jié)合能充分發(fā)揮兩者的優(yōu)勢(shì)同時(shí)彌補(bǔ)各自的不足。
　　本文對(duì)MIMO多載波系統(tǒng)進(jìn)行了深入的研究，主要包括無(wú)線信道的分析、最優(yōu)信道容量的推導(dǎo)、最優(yōu)空間自由度利用方式的探索以及MIM

3、O-OFDM系統(tǒng)相位噪聲的消除方法，具體內(nèi)容如下：
　　1）深入分析了3GPP提出的SCM（空間信道模型）。首先，對(duì)SCM進(jìn)行預(yù)處理，使其適用于數(shù)字仿真模型。其次，從理論和仿真兩個(gè)角度分析多天線情況下，SCM子信道的互相關(guān)性。最后推導(dǎo)了不考慮和考慮天線間互耦效應(yīng)情況下的SCM信道容量，并進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。
　　2）基于信道的時(shí)-頻-空三維劃分理論推導(dǎo)了MIMO多載波系統(tǒng)的容量上限理論。MIMO多載波系統(tǒng)具有時(shí)間、頻率、空間三個(gè)

4、自由度，因此可以從這三個(gè)維度來(lái)優(yōu)化和設(shè)計(jì)通信信號(hào)。本文在前人研究的基礎(chǔ)上，首先給出了三維的聯(lián)合通信資源的定義以及一組符號(hào)為研究單元的系統(tǒng)模型，然后在相關(guān)約束下建立了最優(yōu)信道容量的目標(biāo)函數(shù)，進(jìn)而推導(dǎo)得出三維約束條件下系統(tǒng)容量上限。
　　3）提出了一種廣義空間調(diào)制技術(shù)。在傳統(tǒng)的MIMO系統(tǒng)中，天線只是用來(lái)形成信息傳輸?shù)奈锢礞溌罚趶V義空間調(diào)制系統(tǒng)中，天線不僅用來(lái)形成物理射頻鏈路，而且采用發(fā)送天線的組合來(lái)承載信息比特，即把選擇的發(fā)送天

5、線組合作為虛擬的空域星座圖進(jìn)行信息比特的調(diào)制。相比SISO系統(tǒng)，廣義空間調(diào)制系統(tǒng)提高了系統(tǒng)的頻譜效率。此外，由于所有選擇的發(fā)送天線傳輸相同的數(shù)字調(diào)制符號(hào)，一方面避免了信道間干擾，另一方面提供了分集增益，從而提高了通信系統(tǒng)的可靠性。本文從理論和系統(tǒng)仿真兩個(gè)方面分析論證了提出算法的正確性。
　　4）優(yōu)化了SSK技術(shù)中的碼字。根據(jù)可重構(gòu)天線的特點(diǎn)，研究基于可重構(gòu)天線的SSK（空移鍵控）優(yōu)化碼字設(shè)計(jì)。理論分析表明基于這種碼字的SSK調(diào)制系

6、統(tǒng)的信號(hào)檢測(cè)準(zhǔn)確度得到了提高。對(duì)采用兩種算法的系統(tǒng)誤碼率的仿真也驗(yàn)證了理論推導(dǎo)的結(jié)果。
　　5）研究了利用空間冗余信息進(jìn)行信號(hào)糾錯(cuò)的算法。傳統(tǒng)的通信系統(tǒng)中都是利用時(shí)域的冗余信息進(jìn)行信號(hào)的檢錯(cuò)和糾錯(cuò)。MIMO技術(shù)的提出使得空間可以劃分，即通信系統(tǒng)增加了空間一維自由度。本文研究了信道編碼在空域?qū)崿F(xiàn)的兩種方式，給出了系統(tǒng)的框圖和傳輸信號(hào)設(shè)計(jì)，仿真分析了系統(tǒng)的性能。
　　6）探索了MIMO-OFDM系統(tǒng)中相位噪聲的消除算法。分別討論