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采用SSK、GSSK及SM调制的MIMO系统容量研究

作　者: 赵晓明
导　师: 侯永宏
学　校: 天津大学
专　业: 信息与通信工程
关键词: 多输入多输出通信系统空间调制空间位移键控调制广义空间位移键控调制系统容量衰落相关性
分类号: TN919.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

随着无线通信技术的发展,使用者对无线通信服务水平的要求也在不断提高,有限的频谱资源已经不再满足使用者不断增加的对系统容量的需求。MIMO无线通信系统能够同时结合发射分集技术与接收分集技术,极大地提高了抗衰落性能。由于误码率降低, MIMO无线通信系统的数据传输会更加可靠;同时,它可以在不增加通信系统发射机功率和不增加系统传输带宽的前提下使得在衰落信道下的容量水平显著提高。基于众多的优势,MIMO系统已经成为新一代无线通信领域当中的一项重要技术。空间调制(SM)、空间位移键控(SSK)以及广义空间位移键控(GSSK)是三种独特的MIMO调制技术。SM调制的特点是通过发射天线序号以及载波调制符号传输信息;SSK和GSSK调制的特点是通过发射天线序号或发射天线序号的组合来传输信息。在SM和SSK调制的系统中不需要进行发射天线的同步控制,因此可以降低系统的复杂度,并且不存在信道间的相互干扰。本文从信道容量的角度对采用SSK、GSSK以及SM调制的MIMO系统性能做了详细的分析。结果表明,在瑞利衰落信道下,采用SSK和GSSK调制技术的MISO无线通信系统容量会受到信噪比(SNR)和发射天线(组合)数目两个因素的限制。当信噪比取值固定时,SSK和GSSK系统均存在着容量上限,随着发射天线数目趋于无穷,信道容量的上限为AWGN信道下SISO系统的容量;当系统的发射天线数目和发射天线组合数目固定时,SSK和GSSK系统的容量分别不超过这两个固定数值的对数。对于采用SM调制的MISO系统,其容量上限为香农公式。信道之间的相关性也会影响系统的容量,在极端情况下,例如加性高斯白噪声(AWGN)信道条件下,采用SSK和GSSK调制技术的MIMO无线通信系统的容量为零。LOS分量的增强会使SSK和GSSK系统的容量降低,但对SM系统的影响不明显。

全文目录

中文摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章绪论  8-18
  1.1 论文研究背景  8-11
  1.2 MIMO 技术及其研究现状  11-14
  1.3 空间调制技术及其研究现状  14-16
  1.4 本论文的主要工作  16
  1.5 本论文的结构安排  16-18
第二章相关基础理论介绍  18-29
  2.1 空间调制  18-21
    2.1.1 SM 调制的传输  19-20
    2.1.2 SM 调制的检测方案  20-21
  2.2 空间位移键控调制  21-22
    2.2.1 SSK 调制的传输  21-22
    2.2.2 SSK 调制的检测方案  22
  2.3 广义空间位移键控调制  22-25
    2.3.1 GSSK 调制的传输  23-24
    2.3.2 GSSK 调制的检测方案  24-25
  2.4 容量理论基础  25-28
    2.4.1 高斯信道容量  25-26
    2.4.2 MIMO 信道容量  26-28
  2.5 本章小结  28-29
第三章采用SSK、GSSK 和SM 调制的MIMO 系统容量研究  29-41
  3.1 采用SSK 调制的MIMO 系统容量  29-33
    3.1.1 AWGN 信道下采用SSK 调制的MIMO 系统容量分析  31-32
    3.1.2 瑞利衰落信道下采用SSK 调制的MIMO 系统容量分析  32-33
  3.2 采用GSSK 调制的MIMO 系统容量  33-37
    3.2.1 AWGN 信道下采用GSSK 调制的MIMO 系统容量分析  34-35
    3.2.2 瑞利衰落信道下采用GSSK 调制的MIMO 系统容量分析  35-37
  3.3 采用SM 调制的MIMO 系统容量  37-38
    3.3.1 AWGN 信道下采用SM 调制的MIMO 系统容量分析  37-38
    3.3.2 瑞利衰落信道下采用SM 调制的MIMO 系统容量分析  38
  3.4 莱斯衰落信道下MIMO 系统  38-39
  3.5 相关信道下的MIMO 系统  39
  3.6 本章小结  39-41
第四章采用SSK、GSSK 和SM 调制的MIMO 系统容量仿真  41-50
  4.1 采用SSK 调制的MIMO 系统容量仿真  41-44
    4.1.1 瑞利衰落信道下容量仿真  41-43
    4.1.2 莱斯衰落信道下容量仿真  43-44
  4.2 采用GSSK 调制的MIMO 系统容量仿真  44-47
    4.2.1 瑞利衰落信道下容量仿真  44-46
    4.2.2 莱斯衰落信道下容量仿真  46-47
  4.3 采用SM 调制的MIMO 系统容量仿真  47-48
    4.3.1 瑞利衰落信道下容量仿真  47-48
    4.3.2 莱斯衰落信道下容量仿真  48
  4.4 本章小结  48-50
第五章总结与展望  50-53
  5.1 全文总结  50-51
  5.2 未来展望  51-53
参考文献  53-59
发表论文和参加科研情况说明  59-60
致谢  60

采用SSK、GSSK及SM调制的MIMO系统容量研究

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