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MIMO信道容量和检测算法的研究

作　者: 贾芬
导　师: 王华奎
学　校: 太原理工大学
专　业: 电路与系统
关键词: MIMO V-BLAST 信道容量 检测算法 频率选择性衰落
分类号: TN919.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 125次
引　用: 1次
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内容摘要


“任何人在任何时间、任何地点以任何方式与任何人进行通信”这一人类通信的最高目标给未来的移动通信技术提出了严峻的挑战。多输入多输出(MIMO)技术作为新一代移动通信系统中的关键技术之一,能够极大改善无线通信的频谱效率和通信可靠性,为实现这一目标提供了强有力的技术支持。垂直分层空时码(V-BALST)系统是MIMO系统中最具代表性的一种,以其简单的结构和极高的频谱利用率而备受关注,它的难点是接收端的检测。本文就是针对V-BALST系统接收端的检测算法进行研究。本文主要工作可以概括如下:1. MIMO技术的潜力在于它能为无线通信系统提供巨大的容量。首先针对独立的MIMO信道,讨论了平均分配发射功率的MIMO信道容量和自适应功率分配的MIMO信道容量。但在实际中天线之间存在相关性,本文接着分析了影响天线相关性的一些因素对MIMO容量的影响并给出了仿真结果。2.建立平衰落MIMO信道下的V-BALST系统模型,分析原有的几种检测算法,ML算法性能最优,但复杂度最高,排序的MMSE-SIC算法性能次优,算法复杂度适中,但是性能和ML算法相比还是有一定的差距。接着讨论了天线数目不同对检测性能的影响,得出收发天线数目差异越大,检测性能越好。针对等天线收发的情况,本文将ML算法和排序的MMSE-SIC算法结合起来提出一种改进的算法,该算法在性能和复杂度之间取得了折衷。3.由于OFDM技术可以有效抵抗频率选择性衰落,本文首先建立频率选择性MIMO信道下的OFDM-V-BALST系统模型,借鉴文献[41]的思想,结合OFDM技术则时域上的频率选择性V-BALST系统可以等效为频域上的平衰落V-BALST系统,然后采用ML算法、排序的MMSE-SIC算法和本文提出的算法进行检测。仿真结果表明,在频率选择性MIMO信道下,与OFDM结合的上述三种算法的检测性能优于直接采用这三种算法进行检测的性能。

全文目录


摘要  2-4
ABSTRACT  4-10
第一章 绪论  10-17
  1.1 研究背景  10-12
  1.2 研究目的和意义  12-15
  1.3 论文的主要内容和安排  15-17
第二章 多输入多输出MIMO 技术  17-30
  2.1 无线信道的传播特性  17-18
  2.2 多径衰落的性能参数  18-21
    2.2.1 时延扩展  18-19
    2.2.2 相干带宽  19
    2.2.3 多普勒扩展和相干时间  19-20
    2.2.4 衰落信道的统计模型  20-21
  2.3 MIMO 技术介绍  21-24
    2.3.1 MIMO 概述  21
    2.3.2 MIMO 系统模型  21-22
    2.3.3 空间分集  22-24
    2.3.4 空间复用  24
  2.4 MIMO 空时信号处理技术  24-26
    2.4.1 空时格码（STTC）  24-25
    2.4.2 空时分组码（STBC）  25
    2.4.3 分层空时码（BLAST）  25-26
  2.5 分层空时码（BLAST）的分类  26-29
    2.5.1 水平分层空时码(H-BLAST)  27
    2.5.2 对角分层空时码(D-BLAST)  27-28
    2.5.3 垂直分层空时码(V-BLAST)  28-29
  2.6 本章小结  29-30
第三章 MIMO 信道容量的研究  30-42
  3.1 平均分配发射功率的 MIMO 信道容量分析  30-33
    3.1.1 单输入单输出（SISO）信道容量  30-31
    3.1.2 多输入单输出（MISO）信道容量  31-32
    3.1.3 单输入多输出（SIMO）信道容量  32
    3.1.4 多输入多输出（MIMO）信道容量  32-33
  3.2 自适应功率分配的MIMO 信道容量分析  33-35
  3.3 MIMO 天线的相关性对容量的影响  35-40
  3.4 本章小结  40-42
第四章 平衰落MIMO 信道下V-BLAST 的检测技术  42-66
  4.1 前言  42-43
  4.2 V-BLAST 检测算法  43-52
    4.2.1 ZF 算法  44-45
    4.2.2 MMSE 算法  45-46
    4.2.3 ML 算法  46
    4.2.4 排序的串行干扰抵消算法  46-52
  4.3 天线数目不同对检测性能的影响  52-59
    4.3.1 发送的天线数和接收的天线数相等  53-55
    4.3.2 接收天线数目固定，改变发送天线的数目  55-57
    4.3.3 发送天线数目固定，改变接收天线的数目  57-59
  4.4 改进的算法  59-65
    4.4.1 理论分析  59-61
    4.4.2 性能仿真  61-65
  4.5 本章小结  65-66
第五章 频率选择性MIMO 信道下V-BLAST 检测技术  66-77
  5.1 OFDM 技术  66-69
    5.1.1 概述  66
    5.1.2 OFDM 基本原理  66-68
    5.1.3 OFDM 技术特点  68-69
  5.2 频率选择性信道的系统模型  69-70
    5.2.1 频率选择性V-BLAST 系统  69
    5.2.2 频率选择性OFDM-V-BLAST 系统模型  69-70
  5.3 频率选择性信道OFDM-V-BLAST 检测算法  70-72
  5.4 仿真实验和仿真性能比较  72-76
  5.5 本章小结  76-77
第六章 总结与展望  77-79
参考文献  79-82
致谢  82-83
攻读学位期间发表的学术论文  83

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 通信 > 数据通信 > 数据传输技术
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