基于MIMO的小波包多载波系统及其关键技术的研究

论文摘要

随着人们日益增长的对高质量、高速率的无线通信的需求,通信领域的新技术研究也层出不穷。在第三代移动通信系统中（3G）,正交频分复用多载波系统（OFDM）已经成为当前无线通信领域中一个非常热门的解决方案。但是,在看到OFDM系统的诸多优势的同时,它也有一些不足。近些年来,随着对小波分析的研究的深入,小波包理论已经被普遍认为是一种很适合用于多载波通信的数学模型。本论文搭建了小波包多载波系统（WPM）,这是一种在小波包理论基础上建立的新的多载波传输技术,当发送数据经过串并变换后被调制到各个小波包基函数上,在进行小波包反变换后调制发送出去进入信道,接收端则进行小波包变换恢复出原始数据。WPM系统可自适应地分配子载波带宽,它的小波包基函数在时频域的伸缩平移特性能够使WPM系统提供比FDM和TDM更高的信道容量和更好的性能。论文对WPM系统进行了全面的分析研究,在搭建出来的整体系统结构模型基础上,首先比较了在各个不同小波包基函数下系统的性能优劣,然后对WPM系统在不同信道环境下的表现进行了仿真并与OFDM系统做了针对性的比较。在小波包多载波系统系统的基础上,本文尝试了MIMO技术与WPM系统的结合。多输入多输出技术（MIMO）是无线通信领域智能天线技术的重大突破, MIMO与OFDM的结合（MIMO-OFDM）已经成为第四代移动通信技术中的关键技术。MIMO系统能够通过空间和时间的分集技术提供更高的频带利用率,且由于采用多天线技术使通信更加可靠。MIMO-WPM整体结构模型的搭建,充分将两者的优势共同发挥了出来。系统在MATLAB上进行了仿真分析,并与MIMO-OFDM系统进行比较。论文最后在MIMO-WPM系统基础上加入了自适应均衡技术,通过仿真显示其提高系统抗多径的能力。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 问题的提出
• 1.3 论文主要工作及结构
• 第二章 背景数学理论介绍
• 2.1 Fourier分析
• 2.1.1 Fourier变换及其逆变换
• 2.1.2 离散Fourier变换与快速算法
• 2.1.3 窗口Fourier变换
• 2.2 小波分析
• 2.2.1 连续小波变换
• 2.2.2 离散小波变换
• 2.2.3 多分辨率分析
• 2.3 小波包分析
• 2.3.1 小波包的定义
• 2.3.2 小波包的子空间分解
• 2.3.3 小波包的分解与重建
• 2.3.4 最优小波包基
• 第三章 MIMO空时处理技术
• 3.1 多输入多输出（MIMO）系统
• 3.1.1 MIMO系统信号模型
• 3.1.2 MIMO系统信道容量
• 3.2 空时编码技术
• 3.2.1 衰落信道
• 3.2.2 分集技术
• 3.2.3 空时分组码STBC
• 3.2.4 空时网格码STTC
• 第四章 小波包多载波系统
• 4.1 正交频分复用多载波系统OFDM
• 4.1.1 OFDM系统的结构
• 4.1.2 OFDM系统的优势
• 4.1.3 OFDM系统的不足
• 4.2 小波包多载波系统WPM
• 4.2.1 WPM系统结构模型
• 4.2.2 WPM系统的优势
• 4.3 WPM系统的仿真
• 4.3.1 不同小波包基的对比分析
• 4.3.2 WPM系统在不同信道中的性能
• 第五章 MIMO-WPM系统
• 5.1 MIMO-OFDM系统简介
• 5.1.1 MIMO-OFDM系统框图
• 5.1.2 MIMO-OFDM系统的关键技术---信道估计
• 5.2 MIMO-WPM系统
• 5.2.1 MIMO-WPM系统框图
• 5.2.2 MIMO-WPM系统与MIMO-OFDM系统的性能比较
• 5.3 仿真结果
• 5.3.1 MIMO-OFDM系统的信道容量
• 5.3.2 MIMO-OFDM系统与SISO-OFDM系统的性能比较
• 5.3.3 MIMO-WPM系统与MIMO-OFDM系统的性能比较
• 第六章 MIMO-WPM系统中的均衡
• 6.1 均衡技术
• 6.1.1 线性均衡器
• 6.1.2 非线性均衡器
• 6.1.3 自适应均衡器
• 6.2 MIMO-WPM系统中的自适应均衡
• 6.2.1 基于小波包变换的自适应均衡
• 6.2.2 MIMO-WPM系统中的均衡
• 6.3 系统仿真
• 第七章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢