移動(dòng)通信系統(tǒng)中多天線關(guān)鍵技術(shù)的研究.pdf

1、多天線技術(shù)是未來(lái)寬帶無(wú)線通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)之一,而集中式天線系統(tǒng)(CAS,Central Antenna System)和分布式天線系統(tǒng)(DAS,Distributed Antenna System)是移動(dòng)通信系統(tǒng)中多天線技術(shù)的兩種重要應(yīng)用形式。本論文研究了移動(dòng)通信系統(tǒng)中CAS和DAS多天線相關(guān)技術(shù)。 論文共分八章。第一章介紹了論文研究背景、研究?jī)?nèi)容及相關(guān)貢獻(xiàn)。 第二章介紹了信道模型、多輸入多輸出(MIMO,Multi

2、-Input Multi-Output)系統(tǒng)、DAS、多天線中的定位技術(shù)等。 第三章提出了適用于CAS MIMO空間復(fù)用技術(shù)的調(diào)制與檢測(cè)的優(yōu)化算法。首先,作者在研究了針對(duì)BLAST(Bell Lab's Layered Space Time,貝爾實(shí)驗(yàn)室分層空時(shí)碼)系統(tǒng)接收端作串行干擾抵消(SIC,Successive Interference Cancellation)檢測(cè)時(shí)所存在的錯(cuò)誤傳播現(xiàn)象,提出了一種新型的BLAST系統(tǒng)調(diào)

3、制方案,即對(duì)先檢測(cè)的信號(hào)選用抗噪聲性能高的調(diào)制方式,而對(duì)后續(xù)檢測(cè)的信號(hào)逐步選用頻帶利用率較高的調(diào)制方式,在不降低系統(tǒng)傳輸有效性的條件下,提高了系統(tǒng)傳輸可靠性。其次,本章中給出了一種天線能量?jī)?yōu)化分配方式,解決了采用SIC檢測(cè)時(shí)檢測(cè)順序不同使得各天線上接收信號(hào)的分集度不同,能量平均分配不能保證系統(tǒng)容量最大的問(wèn)題。最后,本文提出了一種ML與迫零(ZF,Zeros-Forcing)聯(lián)合的檢測(cè)算法,在保證BLAST系統(tǒng)中最大似然(ML,Maxim

4、um Likelihood)檢測(cè)可以獲得較其它檢測(cè)方式更好的性能的條件下,顯著降低了計(jì)算復(fù)雜度。 第四章對(duì)準(zhǔn)正交空時(shí)分組編碼(QOSTBC,Quasi-Orthogonal Space Block Time Codes)技術(shù)進(jìn)行了研究。首先,在發(fā)送端進(jìn)行QOSTBC操作之前對(duì)發(fā)送符號(hào)向量進(jìn)行酉變換,該變換與信道狀態(tài)信息(CSI,Channel State Information)無(wú)關(guān),即使發(fā)送端不知道CSI,亦可實(shí)現(xiàn)信號(hào)的等效并

5、行傳輸,從而簡(jiǎn)化了接收端檢測(cè)算法；其次,本章提出了QOSTBC的最小均方誤差(MMSE,Minimum Mean-Squared Error)檢測(cè)算法,該算法避免了BLASTMMSE檢測(cè)算法中的矩陣求逆運(yùn)算,實(shí)現(xiàn)更加簡(jiǎn)潔；最后,受空間復(fù)用ML檢測(cè)簡(jiǎn)化算法的啟發(fā),在不降低接收機(jī)性能的條件下,得到了QOSTBC的ML檢測(cè)的簡(jiǎn)化算法。 第五章提出了用于高階調(diào)制的格雷(Gray)碼遞歸映射方法及比特軟信息的遞歸提取算法。該算法可將任意的

6、高階正交幅度調(diào)制(QAM,Quadrature Amplitude Modulation)或脈沖幅度調(diào)制(PAM,Pulse Amplitude Modulation)算法轉(zhuǎn)化成簡(jiǎn)單的二進(jìn)制調(diào)制比特軟信息的遞歸計(jì)算。最后,作者將上述方法應(yīng)用到Turbo和LDPC(Low Density Parity Check,低密度奇偶校驗(yàn))編碼MIMO系統(tǒng)中,通過(guò)仿真驗(yàn)證了性能。 第六章主要對(duì)DAS的容量及DAS中網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)作了研究。首先

7、,作者利用Patnaik和Pearson兩種近似分布得出了在給定路徑損耗和陰影衰落下分布式天線系統(tǒng)容量的解析表達(dá)式,并以仿真說(shuō)明了該分析結(jié)果比Jenson不等式更準(zhǔn)確。如果選取合適的參數(shù),具有閉式分布函數(shù)的K分布與沒(méi)有閉式分布函數(shù)的Rayleigh-Lognormal分布的差異很小。本章還以K分布為基礎(chǔ)分析了DAS的上行鏈路容量,將容量分析推廣至廣義DAS(GDAS,Generalized DAS)。本章最后研究了網(wǎng)絡(luò)編碼在DAS系統(tǒng)中

8、的應(yīng)用,通過(guò)引入網(wǎng)絡(luò)編碼和一種符號(hào)級(jí)網(wǎng)絡(luò)編碼及解調(diào)方法,DAS中的遠(yuǎn)程接入單元(RAU, Remote Access Unit)只需進(jìn)行少量的數(shù)據(jù)處理,便可提高系統(tǒng)中多用戶分集增益。 第七章提出了分布式天線系統(tǒng)中利用多普勒信息對(duì)移動(dòng)臺(tái)進(jìn)行定位的基本原理和算法,由靜態(tài)定位和動(dòng)態(tài)定位兩部分組成。其中,靜態(tài)定位是由柵格搜索得到的,而動(dòng)態(tài)定位則是通過(guò)RAU天線檢測(cè)移動(dòng)終端(MT,Mobile Terminal)的初始位置,以及瞬時(shí)移動(dòng)速