MIMO系统中基于容量的联合天线选择算法的研究

论文摘要

MIMO系统在发射端和接收端均采用多天线单元,多个并行的数据流信号经空时处理后,通过多个天线同时发射输出。经衰落空间信道传输后,由多个接收天线接收,同样利用空时信号处理能够分开并解码这些数据子流信号。并行的数据流运用先进的无线传输技术与信号处理技术,能够利用无线通信系统的多径效应,不仅能使系统容量成倍的提高,而且可以在不增加系统带宽和发射功率地情况下,使频谱利用率成倍的提高,通信质量得到明显的改善。但是与此同时,系统的射频成本也将大大增加,而且随着天线数目的增加MIMO系统中编码和解码算法的复杂性随着显著增加,这非常不利于信息的实时性传输。前人的研究表明,通过天线选择技术可以提高系统的性价比,但是性价比的提高程度又受天线选择算法优劣的影响。前人的很多算法研究都是针对固定天线选择算法的研究,但是在实际的无线通信系统中,不同的天线之间的空间相关性是不同的。所以对于可变天线数目的天线选择算法研究尤为重要。本文针对天线选择算法进行了研究,从信道容量最大化的角度对MIMO系统的天线选择算法进行了分析总结,以这些已有的天线选择算法为基础,提出了新的联合天线选择算法,并将该算法同已有的算法进行了比较。仿真结果表明这种改进的联合天线选择算法不仅能够提供与最优联合算法接近的信道容量,而且能够根据信道状态自适应的改变所选接收天线的数目,在接收天线相关性较低的情况下,新算法使用较多的天线来实现较高的信道容量;在接收天线相关性较高的情况下,新算法能够减少天线使用的个数并且满足系统容量的要求。除此之外,该算法具有较低的计算复杂度能够满足系统实时传输的要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 移动通信发展概况
• 1.2 MIMO 技术
• 1.2.1 MIMO 技术的引入
• 1.2.2 MIMO 技术的发展
• 1.2.3 MIMO 系统介绍
• 1.3 天线选择技术
• 1.4 本文的主要工作及安排
• 第二章 天线选择技术理论基础
• 2.1 无线通信信道
• 2.1.1 多普勒扩展
• 2.1.2 多径衰落
• 2.1.3 阴影衰落
• 2.2 无线信道模型的建立
• 2.3 MIMO 系统的信道模型
• 2.3.1 关于频率选择性的信道
• 2.3.2 关于相关性的信道
• 2.4 MIMO 系统的容量
• 2.4.1 MIMO 系统容量
• 2.4.1.1 确定性MIMO 信道的容量
• 2.4.1.2 随机MIMO 信道的容量
• 2.4.2 影响MIMO 系统容量的因素
• 2.5 本章小结
• 第三章 天线选择算法
• 3.1 天线选择理论依据
• 3.2 天线选择算法分类
• 3.2.1 由天线选择的位置分类
• 3.2.2 由天线选择应用的系统分类
• 3.3 几种基于容量最大化的算法
• 3.3.1 最优天线选择算法
• 3.3.2 次优天线选择算法
• 3.4 本章小结
• 第四章 基于容量的联合天线选择
• 4.1 新算法的提出
• 4.2 系统不同算法与新算法的所得容量的比较
• 4.3 接收端天线数目的分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 结束语
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢