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基于球形译码算法的MIMO系统均衡技术

作　者: 黄晶晶
导　师: 宋高俊
学　校: 南昌航空大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 多输入多输出均衡球译码最大似然检测判决反馈
分类号: TN919.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

近年来,现代无线通信系统的迅速发展以及人们对数据速率和服务质量要求的日益提高,推动了高速宽带无线通信系统的发展和应用。MIMO (multiple-input- multiple-output)技术能够在不增加系统带宽和发射功率的情况下,通过在接收端和发射端采用多根天线创建独立的空间并行子信道,传输多路数据流,从而有效地提高了系统传输速率和频谱效率。同时,MIMO系统利用空时编码、波束形成等技术获得的空间分集增益能够抵抗信道衰落,提高无线通信系统的可靠性。正是由于MIMO技术的上述优势,使得它成为高速宽带无线通信系统的核心技术之一。然而,由于不同发射天线发出的信号以及无线通信系统多径效应造成的相互干扰,使得MIMO系统中码间干扰的消除和实现具有最大似然性能的低复杂度的信号检测面临巨大挑战,严重阻碍了MIMO技术的广泛应用。针对上述问题,本文着重研究MIMO系统的均衡技术以及基于球形译码算法的信号检测方法。文章的主要研究内容如下:1.分析无线移动信道的衰落特性,结合几种常用的信道数学建模方法对MMIO信道进行建模,并推导出平坦衰落和频率选择性衰落情况下的MMIO信道数学表达式。2.深入研究了单输入单输出系统的线性均衡器和非线性判决反馈均衡器,分析比较了基于峰值失真准则和最小均方误差准则均衡器的均衡性能和影响其性能的若干因素。3.研究了MIMO时域均衡器的设计方法和MIMO频域均衡原理,深入分析了球形译码算法的原理,并进行推导和优化,将其应用于MIMO系统均衡后的信号检测中。4.借助MATLAB工具,对MIMO平坦衰落系统和频率选择性衰落系统进行仿真测试,重点探讨和分析了MIMO系统的均衡以及信号检测技术。实验结果表明MIMO判决反馈均衡器的性能优于MIMO线性均衡器,且基于球形译码算法的检测方法可以用较低的计算复杂度获得最接近多符号最大似然检测的优良效果,能够在运算量和检测性能之间取得了良好的折中,从而提高了信号的检测效率。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第1章绪论  9-16
  1.1 研究背景及意义  9-11
  1.2 MIMO 系统均衡技术的发展综述  11-15
    1.2.1 MIMO 技术的发展和应用  12-13
    1.2.2 MIMO 均衡技术的研究现状  13-15
  1.3 主要研究内容及创新点  15
  1.4 本章小结  15-16
第2章信道分析及建模  16-32
  2.1 信道定义  16
  2.2 无线信道特点  16-27
    2.2.1 无线信道分析  17-22
    2.2.2 移动信道的模型  22-27
  2.3 MIMO 信道模型  27-31
    2.3.1 MIMO 信道建模方法  28
    2.3.2 MIMO 信道典型模型  28-31
  2.4 本章小结  31-32
第3章 SISO系统均衡技术研究  32-40
  3.1 引言  32
  3.2 SISO 线性均衡器  32-35
  3.3 SISO 非线性判决反馈均衡器  35-36
  3.4 仿真结果与分析  36-39
  3.5 本章小结  39-40
第4章球形译码算法及应用  40-44
  4.1 系统模型  40-41
  4.2 基于球形译码算法的检测技术  41-43
  4.3 本章小结  43-44
第5章 MIMO 系统均衡技术研究  44-61
  5.1 引言  44
  5.2 MIMO 线性均衡器  44-46
  5.3 MIMO 非线性判决反馈均衡器  46-48
  5.4 MIMO 频域均衡技术  48-49
  5.5 仿真结果与分析  49-59
    5.5.1 MIMO 平坦衰落信道线性均衡  49-51
    5.5.2 MIMO 频率选择性衰落信道线性均衡  51-58
    5.5.3 MIMO 频率选择性衰落信道判决反馈均衡  58-59
  5.6 本章小结  59-61
第6章总结与展望  61-62
参考文献  62-65
发表论文及参加科研情况说明  65-66
致谢  66-67
附录：缩略语  67-68

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