MIMO-OFDM系统下波束成形技术研究

MIMO-OFDM系统下波束成形技术研究

论文摘要

MIMO系统的信道容量与发射端和接收端的最小天线数成线性关系,这使MIMO技术成为B3G技术中最有前途的技术之一;OFDM技术由于较高的频谱利用率、能有效对抗无线信道多径衰落和易于实现等优点,也成为B3G技术研究的重要内容。将MIMO技术与OFDM技术相结合,已成为下一代移动通信的一个很有潜力的方案。而闭环系统,由于可以让发射端知道信道状态信息,就可以在发射端使用预编码技术,从而可以大大提高信道容量和传输质量。此本文重点研究闭环MIMO-OFDM系统中的波束成形技术,具体工作和创新点概括如下传统的MIMO-OFDM系统下的波束成形使用OFDM符号内每个子载波中具有最大特征值的特征向量来作为波束成形方向。在MIMO-OFDM系统下的波束成形可以采用子载波分配算法来改善性能,方法是使用OFDM符号内所有的、相互正交的子信道中,最好质量的那部分子信道来作为发送波束成形的方向。但是当从接收机反馈回来的信息有延迟的时候,MIMO-OFDM系统下采用子载波分配算法的波束成形会在那些选取了两个或者多个子信道的子载波上出现自我干扰。这种自我干扰会很严重的影响系统性能,特别是在归一化多普勒频移较大的时候。在本文中,做了以下的工作:1.设计了接收机改进检测算法来降低这种自我干扰。通过将有自我干扰的子载波等效成V-BLAST模型来消除自我干扰。2.对这种模型加上信道编码再进行软输出。由于等效模型中的噪声不是白噪声,我们又采取了将噪声白化的方法来使得系统可以采用传统的软输出算法。3.对于基于码本的波束成形,一般没有子载波分配算法,但是通过对信道模型的等效化,也可以进行子载波分配,然后再将使用多个码本的子载波等效成V-BLAST模型来检测。4.在考虑反馈延迟后,模型依然不变,可以很简单的进行检测。5.最后还引入了一种基于子载波的自适应码本分配算法,并验证了性能。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 绪论
  • 1.1 移动通信发展概述
  • 1.2 MIMO-OFDM 技术简介
  • 1.2.1 MIMO 技术
  • 1.2.2 OFDM 技术
  • 1.2.3 MIMO 系统下的闭环预编码技术
  • 1.3 主要研究内容和贡献
  • 1.4 本论文的结构安排
  • 第二章 MIMO-OFDM 系统的基本理论
  • 2.1 MIMO-OFDM 系统模型及基本理论
  • 2.1.1 无线信道特性
  • 2.1.2 MIMO-OFDM 系统的基本理论
  • 2.1.3 MIMO 和OFDM 结合
  • 2.2 闭环MIMO 系统下的预编码技术
  • 2.2.1 常见的预编码技术
  • 2.3 本章小结
  • 第三章 MIMO-OFDM 系统下的波束成形算法
  • 3.1 信号模型
  • 3.2 仿真结果及性能分析
  • 3.3 本章小节
  • 第四章 MIMO-OFDM 系统下的接收机改进算法
  • 4.1 反馈延迟下的信号模型
  • 4.1.1 只选取一个子信道的子载波
  • 4.1.2 选取两个或者多个子信道的子载波
  • 4.2 抵抗反馈延迟的接收机改进算法
  • 4.2.1 硬判决
  • 4.2.2 软判决
  • 4.2.3 软判决下噪声的白化
  • 4.3 仿真结果及性能分析
  • 4.3.1 硬判决
  • 4.3.2 软判决
  • 4.4 本章小结
  • 第五章 有限反馈下的接收机改进算法
  • 5.1 基于码本的波束成形算法
  • 5.1.1 有限反馈系统在反馈延迟下的系统模型
  • 5.2 码本波束成形的子载波分配算法
  • 5.3 反馈延迟下的码本波束成形子载波分配算法
  • 5.4 基于子载波的自适应码本分配算法
  • 5.5 仿真及性能分析
  • 5.6 本章小结
  • 第六章 全文总结及未来研究工作
  • 6.1 全文总结
  • 6.2 对下一步研究的建议和未来研究方向
  • 致谢
  • 参考文献
  • 攻读硕士学位期间研究成果
  • 个人简历
  • 相关论文文献

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