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MIMO系统信道测试及预编码技术研究

作　者: 武大伟
导　师: 何晨
学　校: 上海交通大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: MIMO 信道参数 条件数 线性预编码 矢量预编码
分类号: TN919.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 63次
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内容摘要


由于多输入多输出(Multiple Input Multiple Output, MIMO)系统通过空间复用实现了更高数据速率的传输,许多无线通信系统,如IEEE802.11n WLAN、基于IEEE 802.16e的Mobile WiMAXTM Wave 2和LTE(Long‐Term Evolution)等移动无线通信系统近来都已经采用了MIMO技术。分析表明,MIMO系统的性能在很大程度上受到无线信道特性,特别是空间相关性的影响。为了设计新一代MIMO通信系统,需要对现有工作频点以及未来可能被选用的工作频点的无线信道特征有深刻的了解。只有获得无线信道准确的空时频三维信息,才可以设计合适的多天线传输技术。通过对无线信道参数的测试,可以从中获得信道的空间相关、信道矩阵条件数以及信道容量等信息。因此,MIMO信道参数的测试具有重要意义。另一方面,MIMO系统存在着共信道干扰(CCI),为了消除或减少CCI,可以采用预编码技术对发射信号进行处理。预编码处理需要发射端获得信道状态信息(CSI),对于FDD系统,发射端可以通过反馈链路获得信道状态信息,而TDD系统则可以利用信道的互易性直接获得CSI。若假设发射端已知精确的信道状态信息,在设计预编码矩阵时,通常主要考虑提高系统的BER性能或考虑提升传输速率逼近信道容限。若发射端获得的是非理想信道状态信息,设计预编码时主要考虑在信道矩阵误差不超出一定范围的条件下,提升预编码设计方法的鲁棒性。本文提出了一种基于Agilent公司的EDA软件ADSTM与仪器互联的MIMO信道测试方案,与现有的其它测试方案相比,该方案成本低,灵活性好,易于扩展,可以对不同的频率和带宽进行信道测试。利用现场测试获取的信道参数,可以进行信道时间相关性、频率相关性、空间相关性、信道容量以及标识信道质量的条件数的分析。而且利用所获得的信道矩阵,可以进行后续章节中预编码算法性能的验证。本文对非理想信道条件下的矢量预编码技术进行了研究。通过几何均值分解可以获得增益相等的平行子信道,在此基础上采用矢量预编码的方法,可以进一步改善系统的性能。同时,由于实际系统中获得的CSI存在时延等误差,需要在设计预编码的过程中考虑信道误差矩阵的统计信息,从而产生具有鲁棒性的预编码设计方法。计算机仿真表明,本文中提出的鲁棒的预编码算法比传统的预编码算法具有更好的BER性能。

全文目录


摘要  3-5
ABSTRACT  5-7
符号表  7-8
缩略语表  8-11
第一章 绪论  11-21
  1.1 研究背景  11-17
    1.1.1 无线通信的发展概况  11-12
    1.1.2 多天线技术简介  12-17
  1.2 MIMO 系统信道参数测试  17-18
  1.3 预编码技术研究现状  18
  1.4 本文的研究工作  18-20
  1.5 本文内容安排  20-21
第二章 MIMO 信道模型  21-29
  2.1 无线信道的路径损耗和衰落类型  21-25
  2.2 平坦衰落信道 MIMO 系统模型  25-26
  2.3 MIMO 系统的信道容量  26-28
  2.4 本章小结  28-29
第三章 信道参数测试  29-46
  3.1 信道参数测试技术现状  29-32
  3.2 基于 ADS 与测试仪器互联的方案  32-38
    3.2.1 测试平台的构成  33-34
    3.2.2 平台优化  34-38
  3.3 测试结果分析  38-45
    3.3.1 信道矩阵参数的提取  38-39
    3.3.2 信道时间相关性分析  39-40
    3.3.3 信道空间相关性分析  40-42
    3.3.4 信道频率相关性分析  42
    3.3.5 信道容量分析  42-44
    3.3.6 信道矩阵的条件数  44-45
  3.4 本章小结  45-46
第四章 非理想信道条件下鲁棒的GMD-VP 预编码  46-58
  4.1 预编码技术简介  46-51
    4.1.1 线性预编码  46-47
    4.1.2 非线性预编码  47-51
  4.2 一种鲁棒的 GMD-VP 算法  51-55
  4.3 计算机仿真与结果分析  55-57
  4.4 本章小结  57-58
第五章 总结与展望  58-60
  5.1 本文总结  58
  5.2 未来研究展望  58-60
参考文献  60-64
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文  64-65
致谢  65-66
附录  66-68

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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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