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协作多小区MU-MIMO技术在下行LTE系统的研究

作　者: 曾理
导　师: 常永宇
学　校: 北京邮电大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 协作多小区MU-MIMO LTE系统 块对角化 系统级仿真 性能评估
分类号: TN929.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


为了满足人们对无线移动通信越来越高的数据传输速率的要求和应对WiMAX等移动宽带无线接入技术的市场挑战,国际无线通信标准化组织3GPP在十几年超3G(B3G)研究的技术储备基础上提出了长期演进,即LTE (Long Term Evolution)先进技术。作为第三代(3G)移动通信系统的演进版本,LTE在空中接口方面用频分多址(OFDM／FDMA)替代了3GPP长期使用的码分多址(CDMA)作为多址技术,并采用了多输入多输出(MIMO)技术和链路自适应等先进技术,旨在提高数据传输速率,降低系统时延,增大系统容量和覆盖范围,同时降低运营成本。虽然正交频分多址(OFDM)技术和多输入多输出(MIMO)等先进技术能够对大部分用户提供相对较高的数据传输速率,但对提高小区边缘数据速率极其有限。因为在频率复用因子为一的多小区传输条件下,小区边缘用户受到严重的小区间干扰,从而导致小区边缘传输性能大幅度降低。而小区间干扰并不能通过提高信号的发射功率得到有效的消除。因此,协作多小区MU-MIMO技术便应运而生,其能有效的消除小区间干扰,且被LTE-Advanced采纳作为提高小区边缘数据速率和系统吞吐量的一种主要手段。因此研究并评估采用协作多小区MU-MIMO技术的LTE系统性能是具有深远的意义。本文介绍了LTE系统结构和下行系统中的关键技术,并详细介绍了LTE下行系统级仿真平台的设计流程和各个功能模块的设计方法,最后从系统吞吐量和小区边缘用户吞吐量等方面对采用协作多小区MU-MIMO技术的系统性能进行了评估,分析并总结了协作多小区MU-MIMO系统的特点,从而为下一步研究奠定了基础。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
符号说明  9-11
第一章 绪论  11-18
  1.1 移动通信发展史  11-13
  1.2 LTE标准的产生和性能需求  13-15
  1.3 协作多小区MU-MIMO的引入  15-16
  1.4 本人主要工作及论文结构  16-18
第二章 LTE系统结构及下行中采用的关键技术  18-29
  2.1 LTE系统结构及无线接口协议栈  18-20
    2.1.1 LTE系统结构  18-19
    2.1.2 无线接口协议栈  19-20
  2.2 下行LTE系统中使用的关键技术  20-29
    2.2.1 交频分复用(OFDM/OFDMA)技术  20-23
    2.2.2 LTE帧结构  23-24
    2.2.3 资源块(RB)  24-25
    2.2.4 自适应调制和编码技术(AMC)  25-26
    2.2.5 混合自动重传请求(HARQ)技术  26
    2.2.6 频域调度技术  26-29
第三章 下行LTE系统设计与系统级仿真平台实现  29-51
  3.1 系统级仿真方法  29-31
  3.2 下行LTE系统级仿真器结构图  31-33
  3.3 下行LTE链路级接口设计  33-41
    3.3.1 下行LTE链路级接口模块  33-34
    3.3.2 SCME(Spatial Channel Model Extended)模型  34-36
    3.3.3 SINR(信干噪比)计算模块  36-39
    3.3.4 链路级与系统级接口关联  39-41
  3.4 小区环境配置  41-44
    3.4.1 服务区环境配置模块  41-42
    3.4.2 Wrap-around小区模型模块  42-43
    3.4.3 小区撒点模块  43-44
  3.5 信道配置  44-46
    3.5.1 信道模型  44-45
    3.5.2 慢衰模型  45
    3.5.3 快衰模型  45-46
    3.5.4 传输模型  46
    3.5.5 天线模型  46
  3.6 OFDM指数分布等效SIR映射函数(ESM)  46-47
  3.7 外环链路自适应模块  47-48
  3.8 无线资源调模块  48-50
  3.9 数据统计模型  50-51
第四章 协作多小区MU-MIMO  51-60
  4.1 协作多小区MU-MIMO方案概述  51-52
  4.2 协作多小区MU-MIMO基本原理  52
  4.3 协作多小区MU-MIMO系统模型  52-54
  4.4 发送端预处理算法  54-57
    4.4.1 迫零波束成型(ZF)算法  55
    4.4.2 块对角化(BD)算法  55-57
  4.5 预处理算法的功率归一  57-58
    4.5.1 天线功率归一化  58
    4.5.2 数据功率归一化  58
  4.6 接收端检测算法  58-60
第五章 系统性能评估  60-67
  5.1 系统参数设置  60-63
  5.2 仿真结果分析  63-67
第六章 结束语  67-68
参考文献  68-70
致谢  70-71
攻读学位期间发表的学术论文  71

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线通信 > 移动通信
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