多天线系统位同步算法实现研究

论文摘要

在无线通讯系统中采用多天线技术,可以显著提高现有带宽内的容量,提高频谱利用率,提高信道的可靠性,降低误码率。多天线系统容量公式由仙农公式得出,可知用来生成信道矩阵H的天线阵元数量,阵元间距,角度扩展和信噪比ρ等是影响信道容量的关键参数,通过对他们的改善可以直接提高信道容量。本文建立两个只有近场散射的非视距传播(NLOS)多天线传播模型,近场散射体分别为线阵和环阵。假设信号为平面波。对两种模型分别以3×3和7×7的方式在2GHz频段进行仿真,通过仿真得出两种模型中用以生成信道矩阵H的不同物理参数发生变化时的信道容量变化曲线图。试验结果表明,信道容量随天线阵元间距变化的曲线、天线阵元间距和散射角度扩展的变化对UHR模型和ULR模型的信道容量的影响不同。在系统设计时,通过选择合适的生成矩阵H的物理参数可以提高信道容量。对在实用的多天线TDMA/TDD系统,位同步技术是提高信噪比ρ的关键技术之一。本文分析了TDD模式对提高多天线系统容量的重要性,针对中兴TDD/TDMA多天线实验平台设计了一种位同步算法并加以实现,用以改善阵列信号输出信噪比,提高实用系统的信道容量。该位同步算法包括用最优化方法进行粗同步(捕获)和用EVM算法以及根据具体同步效果设计改进的滤波器进行细同步(跟踪)两部分。通过外场试验数据证明了该算法的有效性。作为实用验证,该算法被商用于ZTE某型PHS基站用以代替原来的OEM版本,本文通过对大量实地采集数据的对比分析证明,该算法对提高信号质量的确取得明显的效果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 引言
• 1.1 多天线技术背景
• 1.2 国内外相关动态
• 1.3 课题在理论和实际应用中的价值
• 1.4 本文的主要内容与结构
• 第二章 影响多天线系统信道容量的关键参数
• 2.2 多天线系统的信道容量
• 2.3 影响多天线系统信道容量的关键参数
• 2.3.1 信道矩阵
• 2.3.2 信噪比
• 第三章 多天线系统信道矩阵的关键参数分析
• 3.1 信道模型
• 3.1.1 散射体为线阵的模型
• 3.1.2 散射体为环阵的模型
• 3.2 MONTE CARLO 仿真
• 3.2.1 模型一的MONTE CARLO 仿真
• 3.2.2 模型二的MONTE CARLO 仿真
• 3.3 分析与结论
• 第四章 提高多天线系统信噪比的位同步技术
• 4.1 中兴TDMA/TDD 多天线实验系统
• 4.1.1 TDD 与FDD
• 4.1.2 采用TDD 模式的必要性
• 4.1.3 中兴多天线实验系统简介
• 4.1.3.1 调制解调器
• 4.1.3.2 算法引擎
• 4.2 TDD 模式对同步的要求
• 4.3 位同步与信噪比的关系
• 4.4 位同步算法的设计与实现
• 4.4.1 位同步模型
• 4.4.2 同步捕获
• 4.4.2.1 同步捕获算法设计原理说明
• 4.4.2.2 同步捕获算法的实现
• 4.4.3 同步跟踪
• 4.4.3.1 算法原理说明
• 4.4.3.2 算法的实现
• 4.5 试验
• 第五章 多天线系统位同步技术在 PHS 系统中的应用
• 第六章 结束语
• 6.1 本文主要的工作及其结论
• 6.1.1 研究户外散射环境多天线系通信道模型参数对容量的影响
• 6.1.2 基于TDMA/TDD 多天线系统的位同步方法的设计与实现
• 6.2 本文工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历
• 硕士期间发表的论文