无线通信中的链路到系统仿真映射方法研究

论文摘要

近年来,无线通信技术尤其是移动通信技术成为通信技术市场的最大亮点。当前,支持宽带无线接入的WiMAX技术更是受到了业界的普遍关注。WiMAX技术是基于无线城域网IEEE802.16标准的宽带无线技术,是一种很有发展潜力的无线接入技术。在IEEE802.16系统的众多关键技术中,空时编码技术是一项重要的可选技术。空时编码在发射端引入了空间和时间相关,通过空间分集与空间复用提高了系统的分集增益与传输速率,有效的改善现有OFDM系统的效率和性能。MIMO-OFDM技术是无线移动通信领域的重大突破,该技术能在不增加系统带宽的情况下,成倍的提高通信系统的容量和频谱利用率,是新一代移动通信系统的关键技术。评价一个通信系统性能的优劣,最重要的手段就是系统级的仿真。系统级仿真是对实际系统中用户和系统行为的拟合,它能得到一些最直观的结果,如掉话率、吞吐量等。但是系统级仿真需要巨大的运算量,这使得它在实际应用中受到较大限制。另一种常用的方法是链路层的接口,它通过定义链路级到系统级的接口,通过映射函数预测得到当前系统的实际性能,它是一种非常有效的工程方法。在众多的链路层接口技术中,指数有效信噪比映射（EESM）是应用的最为广泛的。EESM为一个链路到系统的映射接口函数,它通过计算系统的有效信噪比（EffectiveSINR）,来预测当前系统的性能。目前在3GPP中已经将其成功的应用到OFDM系统中。本论文主要研究在无线通信中,IEEE 802.16标准下,MIMO-OFDM系统的链路级到系统级的仿真映射方法,主要研究了EESM方法在OFDM、MIMO与MIMO-OFDM系统中的应用。本文的创新点在于,对采用非线性检测算法的MIMO系统,提出了一种MMSE-EESM的计算有效信噪比的方法,并给出了对应的仿真结果与相关结论。本文的具体工作如下:第一章首先介绍了本课题的研究意义。第二章介绍了无线通信中的一些物理层技术,如MIMO、OFDM等等,为介绍EESM在MIMO-OFDM系统中的应用垫下基础。第三章介绍了EESM的基本原理,详细分析了EESM的原理与应用条件。第四章主要介绍了EESM在OFDM系统中的应用。第五章详细的介绍了EESM在MIMO系统中的应用。本章是本文的重点,作者在介绍EESM在MIMO中应用时,针对非线性接收机的MIMO系统,提出了一种新的算法——MMSE-EESM,并仿真验证了此方法的有效性。第六章介绍了EESM在MIMO-OFDM系统中的应用。最后给出本论文的结论,并提出了后续的研究工作。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 移动通信的发展状况
• 1.2 IEEE 802.16的体系与MIMO-OFDM
• 1.3 本课题研究的意义和研究现状
• 1.3.1 本课题的意义
• 1.3.2 课题的研究现状
• 1.4 本文研究内容与组成结构
• 第二章 MIMO-OFDM系统的物理层技术
• 2.1 IEEE 802.16标准总体介绍
• 2.2 无线信道
• 2.2.1 信道衰落
• 2.2.2 信道扩展
• 2.3 调制编码技术
• 2.3.1 调制解调
• 2.3.2 信道编码
• 2.4 OFDM
• 2.5 MIMO
• 2.6 MIMO-OFDM
• 2.7 本章小结
• 第三章 EESM基本原理与应用
• 3.1 链路级仿真到系统级仿真接口
• 3.1.1 系统级仿真
• 3.1.2 链路层接口
• 3.2 EESM的基本原理
• 3.2.1 无纠错编码下的推导
• 3.2.2 纠错编码下的情况
• 3.2.3 参数因子的确定
• 3.3 有效信噪比
• 3.4 本章小结
• 第四章 EESM在OFDM系统中的应用
• 4.1 OFDM系统
• 4.1.1 OFDM系统简介
• 4.1.2 频域均衡
• 4.1.3 有效SINR的计算
• 4.2 ICI干扰
• 4.3 非理想信道估计
• 4.4 本章小结
• 第五章 EESM在MIMO系统中的应用
• 5.1 MIMO系统
• 5.1.1 MIMO系统简介
• 5.1.2 空时分组码
• 5.1.3 空间复用码
• 5.1.4 MIMO系统的分类
• 5.2 第一类情况的有效SINR
• 5.2.1 正交空时分组码
• 5.2.2 空间复用码
• 5.3 第二类系统的有效SINR
• 5.3.1 MMSE-EESM
• 5.3.2 非正交空时分组码
• 5.3.3 ML检测的分层空时码
• 5.4 本章小结
• 第六章 EESM在MIMO-OFDM系统中的应用
• 6.1 MIMO-OFDM系统
• 6.2 MIMO-OFDM的有效信噪比
• 6.2.1 Alamouti-OFDM
• 6.2.2 ABBA-OFDM
• 6.3 本章小结
• 第七章 结论
• 7.1 论文内容回顾
• 7.2 后续的研究工作
• 致谢
• 参考文献
• 个人简历
• 攻读硕士学位期间的研究成果