多用户无线系统中的分集技术研究

摘要

在多天线传输系统中,利用多天线接收的空间自由度和无线信道的多径传播效应是分集技术产生和发展的基础。MIMO系统中的分集技术包括了空时编码技术和波束成形技术,上述分集技术也可类推到协同系统中去,形成了分布式空时编码技术,分布式波束成形技术。本文重点对传统MIMO系统中的经典空时码Alamouti码和协同系统中的分布式波束成形技术进行分析和研究。
　　在传统MIMO系统中研究了Alamouti码在不同信道下的系统增益,推导了发送端未知信道状态信息(CSI)条件下利用Alamouti方案的正交性获得系统增益的闭合解,并与发送端已知信道信息条件下的主特征—最大比值合并方案进行了性能比较,结果显示两种条件下具有相同的分集增益,但后者比前者高出了3dB的阵列增益。
　　在协同系统中,各节点获得信道状态信息(CSI)存在偏差会直接导致系统性能的衰减。针对上述问题,本文在放大—转发(AF)协议中,采用最坏情况的设计思想,提出了CSI偏差下的双约束波束成形算法。该算法利用凸函数的性质和扩展的S引理将不易求解的半正定问题转化成拟凸优化问题,再利用二分法求出最优解。算法使用重要性采样构建椭圆形收敛域,在保证该收敛域是凸集的条件下,减少了搜索范围。仿真证明,该算法在一定的信道信息偏差下能有效抵抗CSI偏差带来的损失,相比传统算法在提高系统增益的基础上,有着更强的鲁棒性。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第1章 绪论

1.1 多用户无线通信技术发展的背景和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究的基本思想和章节安排

第2章 MIMO系统和协同系统中的分集技术

2.1 MIMO技术的分类

2.2 MIMO系统中的分集技术

2.3协作分集技术基础

2.4 凸优化技术和内点算法

2.5 本章小结

第3章 MIMO系统中Alamouti方案的分析应用

3.1 Alamouti方案的传输模型

3.2 Alamouti方案在不同信道下的性能仿真

3.3发送端未知CSI条件下的分集性能

3.4与发送端已知CSI的传输性能比较

3.5本章小结

第4章 协同波束成形算法研究

4.1 协同波束成形技术

4.2 基于AF模式的波束成形系统模型

4.3理想条件下的波束成形算法

4.4 抗CSI偏差条件下的波束成形算法

4.5本章小结

第5章 总结与展望

5.1本文工作总结

5.2未来工作展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表论文情况