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基于最优VBLAST子集最小平均BER准则的一种天线选择算法研究

作　者: 谌开元
导　师: 姜永权
学　校: 汕头大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: MIMO 天线选择 卡方分布 组合编码
分类号: TN919.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


相对单输入单输出(Single-Input Single-Output)技术,多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output)技术能够实现更高的频谱效率,因而受到广泛关注。MIMO技术有三种实现方式:空间分集技术、空分复用技术以及两者的组合技术。其中空间分集技术主要用于降低误码率(BER),空分复用技术主要用于提高频谱效率,而组合技术则能够在BER和频谱效率性能间进行灵活折中。鉴于MIMO空间的子信道性能存在差别,因此天线组合处理能够进一步改善系统性能MIMO。以往的天线选择技术大多采用的方案为:选择部分性能优良的天线构成一个紧缩的结构。这种方案能够降低BER,但却浪费了部分天线资源,降低了系统容量。本文采用的天线选择方案为:对性能优良的空间信道采用VBLAST(Vertical Bell Laboratories Layered Space Time)编码处理,以发挥空间复用技术提高频谱效率的优势;对性能较差的空间信道采用STBC(Space Time Block Code)编码处理,以发挥分集技术降低系统BER的优势。该方案的特点为:能够最大限度地利用天线资源,且实现的MIMO系统能够在BER和频谱效率之间进行灵活折中。有研究表明:MIMO系统中接收信噪比是一加权卡方随机变量,且其权值为相应信道协方差矩阵逆阵的对角元素。基于最优VBLAST子集最小BER准则,利用协方差矩阵逆阵的对角元素,本文提出了一种MIMO多天线选择算法。该算法能够最大限度地利用天线资源,在保证信道容量的前提下,能够有效降低BER;在保证BER性能要求的前提下,能够获得最大的系统容量。仿真结果表明:该天线选择算法的BER小于传统VBLAST系统的BER,且容量高于选择性VBLAST系统的容量。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-9
符号说明  9-10
第1章 绪论  10-16
  1.1 移动通信的发展与演进  10-12
  1.2 MIMO 技术简介与研究现状  12-13
  1.3 MIMO 系统性能分析及天线选择技术研究现状  13-14
  1.4 本文的主要工作和内容安排  14-16
第2章 多输入多输出系统理论基础  16-24
  2.1 MIMO 信道模型  16-21
    2.1.1 平坦瑞利MIMO 信道  16-17
    2.1.2 波束MIMO 信道  17-18
    2.1.3 频率选择性MIMO 信道  18-20
    2.1.4 相关MIMO 信道  20-21
  2.2 MIMO 信道容量算法  21-23
    2.2.1 基于最大互信息量的容量分析方法  21-22
    2.2.2 基于SVD 的容量分析方法  22-23
  2.3 本章总结  23-24
第3章 空时码及其性能分析  24-37
  3.1 分层空时码  24-25
  3.2 分层空时码译码方案  25-27
    3.2.1 最大似然译码算法  26
    3.2.2 线性译码算法  26-27
  3.3 天线MIMO 和波束MIMO 下V-BLAST 性能分析  27-28
  3.4 仿真与分析  28-31
  3.5 空时分组码  31-36
    3.5.1 Alamouti 码以及ML 译码和最大比合并  31-32
    3.5.2 天线MIMO 系统和波束MIMO 系统下STBC 性能分析  32-36
  3.6 本章总结  36-37
第4章 天线选择  37-41
  4.1 天线选择技术  37-38
    4.1.1 基于最大子信道容量的选择算法  37-38
    4.1.2 基于最小子信道误码率的选择算法  38
  4.2 天线选择对MIMO 系统容量的影响  38-39
  4.3 天线选择方法  39-40
    4.3.1 最优子信道集选择算法  39
    4.3.2 次优子信道集选择算法  39-40
  4.4 总结  40-41
第 5 章 基于最优 VBLAST 子集最小平均误码率准则的一种天线选择算法  41-49
  5.1 VBLAST 和 STBC 组合系统模型  41-42
  5.2 天线选择及编解码算法  42-45
    5.2.1 接受端信号正交分离算法  43-44
    5.2.2 发射端天线选择算法  44-45
  5.3 VBLAST 和 STBC 组合系统容量分析及仿真  45-48
    5.3.1 组合系统容量分析  45-46
    5.3.2 性能仿真及分析  46-48
  5.4 本章总结  48-49
第6章 总结与展望  49-50
致谢  50-51
参考文献  51-56
研究生期间发表论文  56-57
个人简历  57

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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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