MIMO-OFDM系统中发射分集方案的仿真与设计

摘要

多天线发射多天线接收(MIMO)和正交频分复用(OFDM)相结合的MIMO-OFDM技术可以较好地解决无线通信系统中多径衰落和有限带宽的问题。本文主要在MIMO-OFDM系统上对几种多天线发射分集方法进行性能分析和仿真。根据发射端是否获得下行信道信息可以将多天线发射分集方法分为开环发射分集和闭环发射分集。开环发射分集方法是指发射端无法获得信道信息时直接在发射端进行信号处理并发射的方法，闭环发射分集方法是指发射端获得信道信息后，利用信道信息对信号进行预加权处理再发射的方法。开环发射分集方法可以给系统带来分集增益，而闭环发射分集方法除了给系统带来分集增益外还可给系统带来发射端获得的阵列增益，但同时也增加了获得信道信息时所需的开销。
　　常见的开环发射分集方法有正交空时分组码和循环延迟分集。文中对这两种方法进行了性能分析和仿真，然后针对传统循环延迟分集方法在平坦衰落信道下出现性能明显恶化的情况，在系统中采用改进的循环延迟分集。仿真结果表明该方法既能在频率选择性信道下获得较好的性能又能减小在平坦衰落信道下性能的恶化。根据正交空时分组码只能在发射天线数为2时保证满速率发射且获得满分集增益的缺点，本文将正交空时分组码和改进的循环延迟分集相结合，使系统在发射天线数大于2时满速率发射且能获得尽可能多的分集增益，经分析和仿真验证了这种方法的有效性。
　　闭环发射分集方法是利用获得的信道信息产生预处理的权值，并用权值对发射信息进行加权处理再发射的方法。文中分别分析了用信道的一阶统计量和信道的二阶统计量产生权值并加权发射的方法，并对这两种方法进行了仿真和比较。由于信道的一阶统计量随时间、空间、频率变化较快，因此用一阶统计量产生权值对发射信息进行加权的方法对终端的移动速度和终端的反馈延时较为敏感。而二阶统计量反映的是一阶统计量变化的趋势，自身变化较为缓慢，因此用二阶统计量产生权值对发射信息进行加权可以减弱对终端移动速度和终端反馈延时的敏感性。仿真结果表明用二阶信息产生的权值进行加权可以增加对终端移动速度和终端反馈延时的鲁棒性。

目录

MIMO-OFDM系统中发射分集方案的仿真与设计

SIMULATION AND DESIGN OF TRANSMITTING DIVERSITY SCHEMEIN MIMO-OFDM SYSTEM

摘 要

Abstract

目 录

第1章 绪论

1.1 课题背景

1.2 国内外的研究现状

1.3 本文的结构和主要研究内容

第2章 MIMO-OFDM系统的基本原理

2.1 OFDM系统介绍

2.1.1 OFDM的基本原理

2.1.2 采用DFT实现OFDM技术

2.1.3 循环前缀的引入

2.2 MIMO系统介绍

2.2.1 MIMO概述

2.2.2 MIMO系统在平坦衰落信道下的模型

2.2.3 MIMO系统的增益

2.3 MIMO-OFDM技术基本原理

2.4 本章小结

第3章 开环发射分集方法

3.1 空时分组码

3.1.1 正交空时分组码的基本原理

3.1.2 正交空时分组码的仿真与性能分析

3.2 延迟发射分集

3.2.1 传统的循环延迟分集

3.2.2 改进的循环延迟分集

3.3 改进的多天线开环发射分集方法

3.4 本章小结

第4章 闭环发射分集方法

4.1 下行信道信息对系统性能的改善

4.2 采用一阶信道统计量的闭环发射分集方法

4.3 采用二阶信道统计量的闭环发射分集方法

4.4 闭环发射分集和开环发射分集方法的比较

4.5 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

致谢