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LTE-Advanced系统下行MU-MIMO增强技术的研究

作　者: 王志杰
导　师: 王亚峰
学　校: 北京邮电大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: MU-MIMO LTE-Advanced下行多用户协作多点传输非协作多用户波束成形基于码本的预编码单用户MIMO
分类号: TN929.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

为了在4G应对WiMAX(World Wide Interoperability for Microwave Access)的竞争,LTE(Long Time Evolution)演进到LTE-Advanced以取得更高的传输速率,更小的错误率,更低的时延和更好的服务质量。预编码技术通过利用信道信息,对发射信号预处理来进行链路自适应,以提高系统性能。MU-MIMO也是LTE-Advanced的重要技术之一。在LTE-Advanced下行,MU-MIMO(Multi-User Multiple Input Multiple Output)是指多个用户接收到来自基站的占用相同时频资源的多个数据流的MIMO技术。如果MU-MIMO同时采用预编码技术,可以实现波束成形,有效降低配对用户间的干扰,提高频谱利用率,从而获得更大的吞吐量。本文介绍了MIMO和OFDM的原理,叙述了LTE-Advanced系统特征和配置,以及相应的仿真信道。本文进一步阐述了在LTE-Advanced系统下行三种技术方案：基于码本的预编码单用户MIMO为基准方案,基于MU-MIMO的多用户协作多点传输技术和非协作多用户波束成形技术作为增强方案。后两种方案的关键在于如何通过获得下行信道信息来获得联合预编码矩阵。TDD系统上下行信道具有互易性,因此基站端可以通过移动台上行参考信号获得下行信道信息；而FDD系统上下行不具有互易性,因此可以通过全带宽上计算下行信道平均相关矩阵来获得下行信道信息。在此基础上介绍了这三种方案的调度算法,链路自适应方案并通过仿真结果比较了它们的性能。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
第一章绪论  10-28
  1.1 MIMO系统增益  10-13
    1.1.1 SISO,MISO和SIMO系统特点  10-11
    1.1.2 MIMO系统的分集增益和复用增益  11-12
    1.1.3 MIMO系统波束成形带来的分集增益和阵列增益  12-13
  1.2 MIMO信道容量  13-15
    1.2.1 发送端已知信道信息情况下MIMO信道容量  13-14
    1.2.2 发送端未知信道信息情况下MIMO信道容量  14-15
  1.3 BLAST结构  15-17
    1.3.1 串行编码的空分复用  15-16
    1.3.2 V-BLAST(Vertical Bell Labs Layered Space Time)  16-17
    1.3.3 D-BLAST(Diagonal Bell Labs Layered Space Time)  17
  1.4 空时分组编码  17-23
    1.4.1 两根发送天线的空时分组编码  17-18
    1.4.2 多根发送天线的空时分组编码  18-23
  1.5 解决MIMO信道频率选择性衰落的方法——OFDM  23-28
    1.5.1 OFDM基本原理及其正交性优势  23-25
    1.5.2 OFDM技术其它优势  25-28
第二章 LTE-Advanced简介  28-49
  2.1 LTE与LTE-Advanced  28-36
    2.1.1 LTE简介  28-32
    2.1.2 LTE-Advanced简介  32-36
  2.2 LTE-Advanced场景参数配置及信道模型  36-49
    2.2.1 LTE-Advanced仿真场景网络规划及相应大尺度衰落  36-41
    2.2.2 LTE-Advanced小尺度衰落MIMO信道模型  41-49
第三章 LTE-Advanced下行SU-MIMO与MU-MIMO增强技术原理  49-70
  3.1 基于码本的预编码SU-MIMO  50-54
    3.1.1 基于码本的预编码实现  51-53
    3.1.2 基于码本的预编码最小均方误差(Minimum Mean Square Error)解调  53-54
  3.2 多用户协作多点传输  54-67
    3.2.1 多用户协作多点传输概述  54-56
    3.2.2 下行MU-CoMP发送端天线波速成形基本原理  56-59
    3.2.3 下行MU-CoMP调度算法  59-63
    3.2.4 外环链路补偿  63-64
    3.2.5 单双流自适应  64-66
    3.2.6 MU-CoMP MMSE检测算法  66-67
  3.3 非协作双流多用户波束成形  67-70
    3.3.1 非协作双流多用户波束成形概述  67-68
    3.3.2 非协作双流MU-Beamforming MMSE检测算法  68-70
第四章 LTE-Advanced下行SU-MIMO与MU-MIMO增强技术仿真结果  70-81
  4.1 LTE-Advanced下行系统配置  70-72
    4.1.1 LTE-Advanced系统帧结构  70
    4.1.2 LTE-Advanced系统下行仿真参数  70-72
  4.2 LTE-Advanced下行实现流程  72-76
    4.2.1 基于码本的预编码SU-MIMO的实现  72-73
    4.2.2 MU-CoMP的实现  73-76
    4.2.3 MU-Beamforming的实现  76
  4.3 仿真结果  76-81
参考文献  81-83
致谢  83-84
攻读学位期间发表的学术论文目录  84

LTE-Advanced系统下行MU-MIMO增强技术的研究

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