发射分集和波束形成优化设计及其盲接收技术研究

论文题目: 发射分集和波束形成优化设计及其盲接收技术研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 通信与信息系统

作者: 许宏吉

导师: 刘琚

关键词: 分集,波束形成,空时处理,独立分量分析,凸优化,半定规划,正交发射波束形成

文献来源: 山东大学

发表年度: 2005

论文摘要: 从电报的发明到第3代移动通信系统(3G)的商用,从有线通信的起步到无线通信的飞跃,通信技术正影响着人们的生活并变革着整个社会。作为通信技术的发展趋势,无线通信已成为当今世界发展最快的技术之一,并已成为社会发展的重要标志。时代的发展对未来的无线通信系统提出了更高的要求,新一代无线通信系统不仅需要提供良好的覆盖、可靠的传输,而且也对数据传输率和频谱效率提出了更高的要求。然而,实际的通信系统面临着诸多复杂的问题,多径衰落、信道的时变性、噪声、多址干扰(MAI)、符号间干扰(ISI)以及带宽的限制都严重地影响和限制着通信链接的质量和系统容量,并已成为制约无线通信发展的关键因素。同时,如何在不增加系统消耗功率和不牺牲带宽的情况下,优化资源配置:在保证可靠链接的前提下,满足多用户系统中不同用户的服务质量(QoS)需求也是急待解决的实际问题。多天线空时信号处理理论提供了解决问题的有效途径,该理论属于信息科学领域的一个新的分支学科,涉及时域信号处理、空域信号处理、自适应信号处理和盲信号处理等诸多学科。多天线空时系统的主要组成部分是发射机和接收机,如何对空时系统的现有结构和信号处理方法进行改进和优化以提高传统系统性能是一项具有挑战性的任务。鉴于分集和波束形成是实现空时信号处理的重要技术,而基站端进行的发射分集和发射波束形成是更为可行的实现方案,所以本论文将重点研究发射端采用这两种下行发射技术时的实现方法,并研究实现联合优化的系统策略。同时,针对常用的发射技术存在的需要信道估计的问题,本论文研究了一种针对空时系统的盲检测方案,以提高系统设计和实现的灵活性。概括地讲,本论文的主要研究内容为: 1)研究了发射分集(TD)和波束形成(BF)的联合优化方案。重点研究了以空时分组码(STBC)为基础的TD与BF的结合方案——波束空时分组码(BSTBC)。根据不同的系统配置方案,具体分析了两种有代表性的BSTBC:分立波束空时分组码(D-BSTBC)方案和集成波束空时分组码

论文目录:

摘要

ABSTRACT

符号说明

缩略语简表

第一章绪论

1．1 无线通信的发展状况

1．2 无线通信面临的主要问题和解决的手段

1．3 国内外研究现状

1．4 本论文的研究内容和主要贡献

第二章无线通信中的多天线技术

2．1 多天线通信系统概述

2．1．1 阵列增益

2．1．2 分集增益

2．1．3 空间复用增益

2．1．4 多天线方案的性能折衷

2．2 分集技术的原理和分类

2．2．1 分集技术的原理

2．2．2 分集技术的分类

2．2．3 空时编码的基本特性

2．4 波束形成技术

2．4．1 波束形成的基本原理

2．4．2 波束形成的分类

2．5 本章小节

第三章多天线通信系统的系统容量

3．1 引言

3．2 平衰落确定性MIMO信道的容量

3．3 发射端未知CSI情况下的MIMO信道容量

3．4 发射端已知CSI情况下的MIMO信道容量

3．5 SIMO和MISO信道的信道容量

3．5．1 SIMO信道容量

3．5．2 MISO信道容量

3．6 仿真结果

3．7 本章小结

第四章发射分集与波束形成联合优化设计

4．1 引言

4．2 发射分集与波束形成混合系统的错误率分析

4．3 发射分集与波束形成混合系统的容量

4．3．1 上行链路

4．3．2 下行链路

4．4 发射端下行CSI的获取

4．4．1 TDD系统发射端下行CSI的获取

4．4．2 FDD系统发射端下行CSI的获取

4．5 波束空时分组码方案

4．6 分立波束空时分组码(D-BSTBC)

4．6．1 系统和信号模型

4．6．2 最优TBF算法

4．6．3 仿真结果

4．7 集成波束空时分组码(I-BSTBC)

4．7．1 系统与信号模型

4．7．2 方法a—基于分集阵列的I-BSTBC

4．7．3 方法b—基于波束形成阵列的I-BSTBC

4．7．4 两种子方法的复杂度和可行性分析

4．7．5 自适应发射方案

4．7．6 仿真结果

4．8 本章小结

第五章基于ICA的空时无线通信系统盲检测方案

5．1 引言

5．2 空时无线通信系统模型

5．3 ICA系统模型

5．4 面向ICA的空时系统模型变换

5．4．1 基于复信号分离的正交模型(T1)

5．4．2 基于时间顺序的实分离模型(T2)

5．4．3 基于空间顺序的实分离模型(T3)

5．5 基于ICA的盲检测方案

5．5．1 基于信道估计的ML接收机

5．5．2 基于ICA的系统检测模型

5．5．3 ICA预处理操作

5．5．4 盲检测的三种ICA算法

5．5．5 幅度和顺序不确定性的判定

5．5．6 ICA盲检测方案与非盲检测方案的比较

5．6 仿真结果和讨论

5．6．1 ICA盲检测方案的基本性能

5．6．2 ICA收敛特性的分析

5．7 ICA盲接收技术的其他应用方式

5．7．1 BSTBC系统的盲检测

5．7．2 基于ICA的辅助信道估计方法

5．8 本章小结

第六章基于凸规划的正交发射波束形成方案

6．1 引言

6．2 凸优化理论

6．3 正交发射波束形成方案

6．3．1 多用户下行波束形成系统模型

6．3．2 正交发射波束形成的三种实现策略

6．4 鲁棒的正交发射波束形成方案

6．5 仿真结果和讨论

6．5 本章小结

第七章总结与展望

附录

参考文献

致谢

攻读学位期间发表和投出的论文

发布时间: 2006-05-30

参考文献

[1].发射分集MIMO雷达波形设计及信号处理研究[D]. 李升远.西安电子科技大学2018
[2].MIMO-OFDM系统新型发射分集方法研究[D]. 战金龙.西安电子科技大学2007
[3].陆地自由空间光通信系统性能分析[D]. 冯剑锋.吉林大学2017
[4].无线通信中互补序列的设计理论与应用研究[D]. 冯琳.合肥工业大学2014
[5].MIMO雷达信号检测的若干问题研究[D]. 曾建奎.电子科技大学2008
[6].未来移动通信关键技术研究[D]. 王雪松.北京邮电大学2011

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