分布式MIMO系统的天线选择算法研究

论文摘要

多输入多输出MIMO(Multiple Input Multiple Output)技术是无线移动通信领域的重大突破,能够成倍地提高系统的容量和频谱利用率。将MIMO技术和分布式天线系统结合形成的分布式MIMO系统与MIMO系统相比具有更大的平均容量、较高的覆盖率和较低的发射功率等优点,因此成为近年来无线通信领域研究的一个热点。MIMO系统和分布式MIMO系统性能的提高得益于发射端和接收端的多天线配置,从而就需要配置多个射频链路(RF),增加了系统的复杂度和硬件成本。天线选择技术的提出有效地解决了上述问题,它通过从所有天线中选择部分信道条件优越的发射天线或接收天线进行发射或接收,用相对较少的射频链路支持较多的天线,降低了MIMO和分布式MIMO系统的复杂度和硬件成本。本文主要致力于分布式MIMO系统容量和下行发送端的天线选择算法的研究。首先研究了瑞利衰落信道下MIMO的信道容量;然后研究了包含小尺度衰落、阴影衰落和路径损耗的复合衰落信道下分布式MIMO系统的下行信道容量,仿真表明,分布式MIMO系统比MIMO系统提供更高的平均容量,且具有良好的信道容量均匀覆盖特性;接着给出了几种MIMO系统中经典的天线选择算法,并把它们在分布式MIMO系统中进行了性能比较和分析,证实了天线选择技术在分布式MIMO系统中的必要性;最后,本文提出了一种适用于分布式MIMO系统的新的快速天线选择算法,并与其它算法进行了性能比较,仿真结果表明,新算法以很小的系统容量损失换取了复杂度的降低,极大地减少了系统天线的选择时间。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 缩略语词汇表
• 数学符号表
• 第一章 绪论
• 1.1 移动通信发展及现状
• 1.2 论文的研究背景
• 1.3 本文的主要工作及章节安排
• 第二章 多天线理论基础
• 2.1 引言
• 2.2 移动无线信道特性
• 2.2.1 路径损耗
• 2.2.2 小尺度衰落
• 2.2.3 阴影衰落
• 2.3 分集技术
• 2.3.1 分集的基本原理
• 2.3.2 空间分集技术
• 2.4 多天线技术
• 2.4.1 MIMO技术
• 2.4.2 分布式天线系统
• 2.4.3 分布式MIMO系统
• 2.5 本章小结
• 第三章 MIMO系统信道模型和容量
• 3.1 引言
• 3.2 MIMO信道模型及容量
• 3.2.1 MIMO信道模型
• 3.2.2 MIMO信道容量
• 3.3 MIMO系统信道容量影响因素
• 3.3.1 天线的相关性对信道容量的影响
• 3.3.2 莱斯因子对信道容量的影响
• 3.3.3 “注水法” 功率分配的MIMO信道容量
• 3.4 本章小结
• 第四章 分布式MIMO系统容量
• 4.1 引言
• 4.2 分布式MIMO信道模型
• 4.3 分布式MIMO信道容量
• 4.4 仿真与分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 分布式MIMO系统中的天线选择算法
• 5.1 引言
• 5.2 MIMO系统中的天线选择算法
• 5.2.1 天线选择的系统结构
• 5.2.2 天线选择的系统模型
• 5.2.3 MIMO经典天线选择算法
• 5.2.4 各天线选择算法性能仿真及分析
• 5.3 天线选择算法在分布式MIMO系统中的应用
• 5.3.1 分布式MIMO天线选择模型
• 5.3.2 仿真结果与分析
• 5.4 适合分布式MIMO系统的天线选择算法
• 5.4.1 算法介绍
• 5.4.2 仿真结果与复杂度分析
• 5.5 本章小结
• 第六章 工作总结与展望
• 附录I 程序清单
• 附录II 硕士期间撰写的论文
• 致谢
• 参考文献