MIMO系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、隨著無線通信用戶數(shù)量與業(yè)務(wù)需求的不斷增長，傳統(tǒng)的SISO（單輸入單輸出）通信系統(tǒng)已無法滿足新一代無線通信系統(tǒng)對數(shù)據(jù)傳輸速率和傳輸質(zhì)量的要求。無線通信頻率資源有限性和高速率通信需求間的矛盾推動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-頻資源可以重新劃分。MIMO技術(shù)利用無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)的容量或增強了系統(tǒng)的傳輸可靠性，但它對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，有效地彌補了MIMO技術(shù)的缺陷；同時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)的性能嚴重惡化。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)勢同時彌補各自的不足。
　　本文對MIMO多載波系統(tǒng)進行了深入的研究，主要包括無線信道的分析、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SCM進行預(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，并進行了仿真驗證。
　　2）基于信道的時-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)具有時間、頻率、空間三個

4、自由度，因此可以從這三個維度來優(yōu)化和設(shè)計通信信號。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)信道容量的目標函數(shù)，進而推導(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，天線只是用來形成信息傳輸?shù)奈锢礞溌?，而在廣義空間調(diào)制系統(tǒng)中，天線不僅用來形成物理射頻鏈路，而且采用發(fā)送天線的組合來承載信息比特，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，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，研究基于可重構(gòu)天線的SSK（空移鍵控）優(yōu)化碼字設(shè)計。理論分析表明基于這種碼字的SSK調(diào)制系

6、統(tǒng)的信號檢測準確度得到了提高。對采用兩種算法的系統(tǒng)誤碼率的仿真也驗證了理論推導(dǎo)的結(jié)果。
　　5）研究了利用空間冗余信息進行信號糾錯的算法。傳統(tǒng)的通信系統(tǒng)中都是利用時域的冗余信息進行信號的檢錯和糾錯。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)的框圖和傳輸信號設(shè)計，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