论文摘要
随着无线通信的迅猛发展,新一代无线通信系统中人们对高速率和高质量的服务需求更高。但是有限的频谱资源日益紧张,以及无线传输环境中的衰落和多径失真不容忽视。通过在发射端和接收端配置多根天线,多输入多输出(MIMO)系统能够充分开发空间资源,在无需增加带宽和发射功率的情况下,成倍地提升通信系统的容量和可靠性。本论文主要研究发射端采用最大比发射和接收端采用最大比合并技术的MIMO系统,即MIMO MRC系统的性能和阵列栅瓣的抑制技术。本文首先研究了共信道干扰下MIMO MRC系统的性能。建立了共信道干扰下存在信道估计误差的MIMO MRC系统模型。在此基础上,分别推导出具有相等功率和互不相等功率的共信道干扰下系统输出信干噪比的累积分布函数和误符号率的闭合表达式。利用这些表达式,很容易分析共信道干扰和信道估计误差对系统性能的影响,而无需冗长的计算机仿真和复杂的数值积分。结果表明相对于存在共信道干扰的情况,无共信道干扰时系统的误符号率性能更敏感于信道估计误差。其次,针对相关MIMO MRC系统,利用矩阵理论和多元统计理论,推导出相关复Wishart矩阵最大特征值的概率密度函数和累积分布函数,分别得出发射端和接收端存在相关时MIMO MRC系统的容量性能(包括中断容量和平均容量)的闭合表达式,进而详细分析了空间相关对系统性能的影响。再次,研究了空间相关对联合空间分集和调度策略的多用户MIMO系统下行链路性能的影响。推导出接收天线之间存在相关时多用户MIMO STBC系统和MIMO MRC系统的中断容量、平均容量表达式,并由此进行性能分析。计算机仿真验证了理论分析的有效性。最后,通过分析栅瓣产生的机理探讨了窄带和宽带阵列天线的栅瓣抑制方法。对于窄带接收信号,利用三个相交的大间距均匀线阵,通过设置它们之间的角度和主瓣指向相同使各自的栅瓣位置错开,然后把三个方向图相乘从而抑制大间距阵列栅瓣,因而适用于宽频带工作;对于(超)宽带接收信号,利用Bessel函数设计与频率有关的加权系数,产生整个信号带宽内恒定的方向图,从而抑制了高频部分的栅瓣。
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摘要ABSTRACT第一章 绪论1.1 研究背景1.2 多天线系统的研究现状和研究热点1.3 本文的主要工作及章节安排1.3.1 工作创新点1.3.2 论文的章节安排参考文献第二章 MIMO 系统中的分集技术2.1 MIMO 技术2.2 MIMO 系统中的分集技术2.2.1 接收分集2.2.2 发射分集2.3 最大比发射技术2.4 本章小结参考文献第三章 共信道干扰下的MIMO MRC 系统3.1 引言3.2 MIMO MRC 系统及性能分析3.3 共信道干扰对MIMO MRC 系统的影响3.3.1 系统模型3.3.2 理论推导3.3.3 数值结果及分析3.4 共信道干扰下存在信道估计误差的MIMO MRC 系统3.4.1 系统模型3.4.2 系统SINR 的CDF3.4.3 误符号率3.4.4 数值结果及分析3.5 本章小结参考文献第四章 相关MIMO MRC 系统4.1 引言4.2 相关复Wishart 矩阵最大特征值的统计特性HA 的最大特征值λm 的累积分布函数'>4.2.1 矩阵X= AHA 的最大特征值λm的累积分布函数HA 的最大特征值λm 的概率密度函数'>4.2.2 矩阵X= AHA 的最大特征值λm的概率密度函数4.3 发射相关MIMO MRC4.3.1 系统模型4.3.2 容量分析4.3.3 仿真结果与分析4.4 接收相关MIMO MRC4.4.1 系统模型4.4.2 容量分析4.4.3 仿真结果与分析4.5 本章小结参考文献第五章 空间分集系统中多用户分集性能5.1 引言5.2 非相关MIMO 信道下空间分集系统中多用户分集性能5.2.1 MIMO STBC 系统5.2.2 MIMO MRC 系统5.2.3 仿真结果和分析5.3 相关MIMO 信道下空间分集系统中多用户分集性能5.3.1 接收相关下的MIMO STBC 系统5.3.2 接收相关下的MIMO MRC 系统5.3.3 仿真结果和分析5.4 本章小结参考文献第六章 栅瓣抑制技术研究6.1 引言6.2 阵列方向图与栅瓣6.2.1 阵列天线的基本概念6.2.2 方向图和栅瓣6.3 窄带大间距阵列栅瓣抑制6.3.1 阵列结构及栅瓣抑制方法6.3.2 仿真结果与分析6.4 宽带阵列栅瓣抑制6.4.1 宽带波束形成器6.4.2 仿真结果与分析6.5 本章小结参考文献第七章 总结与展望7.1 全文总结7.2 研究展望致谢攻读博士学位期间的学术研究成果
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标签：最大比合并论文; 共信道干扰论文; 空间相关论文; 多用户分集论文; 栅瓣论文;
MIMO MRC系统性能分析与阵列栅瓣抑制技术研究
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