多輸入多輸出無線系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、多輸入多輸出(MultipleInputMultipleOutput)無線系統(tǒng)是當(dāng)前無線通信的一個發(fā)展方向。理論證明，MIMO系統(tǒng)的信道容量隨發(fā)射/接收天線數(shù)線性增加。在多徑環(huán)境下，MIMO無線系統(tǒng)可以為系統(tǒng)提供空間復(fù)用增益和空間分集增益。目前針對MIMO系統(tǒng)所進(jìn)行的研究也主要圍繞這兩個方面?？臻g復(fù)用技術(shù)可以大大提高系統(tǒng)頻譜利用率，而空間分集技術(shù)則可以提高信道的可靠性，降低信道誤碼率。 MIMO系統(tǒng)的空間復(fù)用編碼技術(shù)將需要傳送的

2、信號經(jīng)過串并轉(zhuǎn)換成幾個平行的信號流，并且在同一頻帶上使用不同的天線同時傳送?？臻g復(fù)用系統(tǒng)要求接收天線數(shù)大于等于發(fā)射天線數(shù)，所以在接收端要進(jìn)行發(fā)射天線的選擇。針對基于最小奇異值的天線選擇法則計算量太大的缺點，論文提出了一種簡化的天線選擇法則，首先進(jìn)行天線分組，然后再基于信道的最小奇異值進(jìn)行選擇。 論文提出了利用低速率反饋信道，根據(jù)當(dāng)前的信道狀態(tài)信息通知發(fā)射端進(jìn)行發(fā)射模式選擇，以解決空間復(fù)用系統(tǒng)分集增益較低的缺點。系統(tǒng)在接收端在空間

3、復(fù)用和最優(yōu)天線選擇模式中進(jìn)行選擇。論文提出了基于矢量符號錯誤概率、基于SNR和基于信道條件數(shù)的三種選擇法則。仿真結(jié)果表明，雙模空間復(fù)用系統(tǒng)能夠得到完全分集增益。論文把雙模系統(tǒng)進(jìn)一步擴展到多模式空間復(fù)用系統(tǒng)，允許在最優(yōu)天線選擇和空間復(fù)用中獲取更大的自由度。仿真結(jié)果表明多模式空間復(fù)用系統(tǒng)可以進(jìn)一步提高系統(tǒng)性能。論文在對現(xiàn)有的三種分組調(diào)度機制：輪詢法、多用戶分集法和最優(yōu)天線法進(jìn)行了分析的基礎(chǔ)上，提出了一種結(jié)合輪詢和多用戶分集特點的分組調(diào)度機制

4、，既提高了系統(tǒng)的吞吐量，又保證了用戶間的公平性。同時提出了“最大刪除法”簡化了計算量。 正交空時分組碼是實現(xiàn)完全發(fā)射分集增益的一種技術(shù)。由于其可以通過簡單的一維最大似然譯碼算法實現(xiàn)完全發(fā)射分集增益而成為最實用的一種空時編碼方案，通過Alamouti分組編碼和正交空時分組編碼分析可知，通過增加發(fā)射天線數(shù)可以提高發(fā)射分集增益，而且正交空時分組碼的誤符號率和信道矩陣的Frobenius范數(shù)成反比。 論文提出了正交空時分組碼預(yù)編

5、碼方案解決了正交空時分組碼系統(tǒng)的碼組只能為特定的發(fā)射天線數(shù)設(shè)計，并且解碼延遲隨著編碼的天線數(shù)增加而增加的缺點。對信道矩陣進(jìn)行奇異值分解，可以得到最優(yōu)預(yù)編碼器。針對量化帶來的噪聲放大和反饋信道容量有限，論文提出了一種簡化的天線選擇預(yù)編碼方案，可以大大減少反饋的信息量，同時仍然獲得完全發(fā)射分集增益。 針對空間復(fù)用系統(tǒng)可以得到復(fù)用增益，而正交空時分組碼可以得到完全發(fā)射分集增益的優(yōu)點，通過把這兩種編碼方案組合起來可以同時獲得復(fù)用增益和空

6、間分集增益。組合系統(tǒng)可以解決空間復(fù)用系統(tǒng)分集增益較低，而且接收天線數(shù)必須大于等于發(fā)射天線數(shù)，而正交空時分組碼的碼組僅僅存在特定的發(fā)射天線數(shù)，并且無法通過增加發(fā)射天線提高傳輸速率的缺點。論文提出了一種改進(jìn)的組合系統(tǒng)的接收機方案，和現(xiàn)有的線性組接收機和基于QR分解的連續(xù)干擾消除組接收機不同，通過等效把組合系統(tǒng)變成一個等效的空間復(fù)用系統(tǒng)。仿真結(jié)果表明，改進(jìn)的接收機方案不僅可以提高誤碼率性能，而且可以把接收天線數(shù)降低一半。論文還針對組合系統(tǒng)的發(fā)