带有同信道干扰的MIMO各态历经容量研究

论文摘要

多输入多输出（MIMO）无线通信技术因为可以有效的增加频带利用率而受到广泛的关注,因此被列为第4代移动通信的核心技术。信道容量是无线通信理论中最为基本的课题之一,它被用来表征通信系统的最大理论传输速率。对于快衰落信道,各态历经容量是衡量通信有效性的重要界标。在现代无线通信系统尤其蜂窝系统中,为了提高频谱利用率,不同簇内的通信链路往往采用相同的载频,因此不可避免地在通信过程中引入了同信道干扰,这种同信道干扰会对传输速率造成很大影响。所以,对带有同信道干扰的MIMO各态历经容量的研究就变得很有意义。本文侧重对单条链路和多条链路情况下各态历经容量的研究。在单条链路情况下,首先是对Ye（2005）的结果进一步探讨;然后考虑Nakagami-m衰落模型,通过Monte-Carlo仿真观察信道参数对各态历经容量的影响;最后考虑莱斯信道对Nakagami-m信道进行近似,并观察2种信道模型下各态历经容量的相似程度。经研究发现:各态历经容量随簇内信道衰落系数m的增加略有增加,随干扰信道衰落系数mi的增加略有减少;当采用各态历经容量作为衡量标准时,只有当莱斯因子K取值很小即m略大于1时,两种信道的等效效果较好。在多条通信链路情况下,首先对Blum（2003）与Ye（2003）的结果进行跟踪,通过Monte-Carlo仿真对纳什均衡算法和梯度映射算法收敛情况进行分析;然后利用Rong等人最新提出的处理方法对Blum（2003）的结论进行扩展,得到一个界,在界的两端采用不同的发射信号协方差矩阵,并将该种传输方式与其他算法进行比较。通过对两种算法的收敛性仿真,发现在纳什均衡算法中,收敛性随信噪比的增加而增加,随干噪比的增加而减小;而在梯度映射算法中,收敛的变化规律很复杂,但50次迭代依然可以得到很高的收敛率。最后发现复杂度较低的新的传输方式在性能上较独立注水算法在高干噪比处有一定改善。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 移动通信技术的发展
• 1.2 MIMO无线通信技术
• 1.3 研究背景、方法及意义
• 1.4 研究内容及安排
• 第2章 MIMO无线衰落信道的特性与建模
• 2.1 概述
• 2.2 基本的无线信道
• 2.2.1 信号传播方式
• 2.2.2 信道衰落
• 2.2.3 信道扩展
• 2.3 无线多径信道的数学模型
• 2.3.1 平坦衰落信道
• 2.3.2 频率选择性信道
• 2.4 MIMO无线信道
• 2.4.1 平坦衰落MIMO无线信道
• 2.4.2 频率选择性MIMO无线信道
• 第3章 带有同信道干扰的MIMO信道容量
• 3.1 MIMO信道容量表达式
• 3.2 带有同信道干扰的MIMO信道的各态历经容量
• 3.2.1 发送信号协方差矩阵对各态历经容量的影响
• 3.2.2 干扰信号协方差矩阵对各态历经容量的影响
• 3.2.3 干扰天线数目对各态历经容量的影响
• 3.3 带有同信道干扰的MIMO信道的各态历经容量的渐近特性
• 3.3.1 接收天线数大于干扰天线数时的渐近特性
• 3.3.2 接收天线数小于干扰天线数时的渐近特性
• 3.4 Nakagami-m信道的各态历经容量
• 3.5 本章小结
• 第4章 带有同信道干扰的MIMO系统容量
• 4.1 系统模型
• 4.2 发射端未知信道状态信息时总各态历经容量的分析
• 4.2.1 小干扰噪声比时的凹凸性分析
• 4.2.2 大干扰噪声比时的凹凸性分析
• 4.2.3 对各态历经容量凹凸性的分析
• 4.3 发射端已知信道状态信息时总各态历经容量的分析
• 4.3.1 独立注水算法
• 4.3.2 纳什均衡算法
• 4.3.3 梯度映射算法
• 4.4 一个基于干扰噪声取值的界
• 4.5 本章小节
• 第5章 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间参与项目
• 致谢
• 研究生履历