增强宽带移动通信系统性能方法的研究

摘要

近年来，宽带移动通信技术及其应用得到了快速的发展，用户对于无线数据传输和大流量业务的需求，推动了应用于高速宽带移动通信的新方法的发展。各种高速宽带移动通信系统都应用了正交频分复用(orthogonalfrequencydivisionmultiplexing，OFDM)和多输入多输出(multipleinputmultipleoutput，MIMO)技术。
　　 本文首先讨论了OFDM的基本原理及其优缺点，并给出了OFDM的系统模型;然后研究了MIMO系统信号传输的数学模型，对MIMO系统的信道容量进行数学推导;最后给出了MIMO-OFDM系统框架，在此框架基础上建立了MIMO-OFDM传输模型，并介绍了典型宽带移动通信系统:IEEE802.11n。
　　 宽带移动通信系统的各种技术都是围绕着信道开展的，因此研究移动信道是非常必要的。本文先对接收信号中的损耗进行分类，然后从物理角度解释多径衰落信道，最后考虑多天线的相关性问题，建立了MIMO信道的空间相关性模型，并给出了时变信道冲击响应的仿真方法及其信道的统计特征，利用matlab进行仿真验证得到了与理论符合的仿真结果。
　　 本文将重点考虑通过接收分集技术增强宽带无线通信系统的性能，首先研究了MIMO-OFDM系统的信道估计方法，为后续接收分集的研究打下基础;接着讨论了接收分集的分类方法;最后给出了传统合并方式的数学模型。
　　 本文在等增益合并的研究中，从实际出发，考虑到接收信号存在到达角问题，提出了先利用短训练序列对接收信号进行相位校正，然后再合并的方法，得到了符合理论的仿真结果;
　　 在增强系统性能方面，进一步讨论了接收分集的两个改进:混合合并方式与发射分集结合接收分集，并分别讨论了它们的基本原理，推导了混合合并方式的中断概率、合并增益及典型调制方式下的误比特率，证明了EGT/EGC和EGT/MRC系统可达到满分集增益NTNR，最后的仿真结果表明混合合并技术通过增加天线个数，能在减少接收机数量的前提下获得很好的性能。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 宽带移动通信系统的优点

1．2 宽带移动通信系统的主要技术及其面临的挑战

1．3 国内外研究现状

1．4 论文的主要研究内容

1．5 本章小结

第二章 宽带移动通信系统的主要物理层技术

2．1 OFDM技术

2．1．1 OFDM的基本原理

2．1．2 OFDM的优缺点

2．1．3 OFDM系统模型

2．1．4 循环前缀模型的讨论

2．2 MIMO技术

2．2．1 MIMO系统的信号模型

2．2．2 MIMO系统的信道容量

2．3 MIMO-OFDM系统

2．3．1 MIMO-OFDM系统框架

2．3．2 MIMO-OFDM传输模型

2．3．3 MIMO的空时编码模型

2．3．4 典型宽带移动通信系统简介

2．4 宽带移动通信系统的信道研究

2．4．1 接收信号中的3类损耗与4种效应

2．4．2 无线多径信道的物理衰落特性

2．4．3 考虑空间相关性的MIMO信道模型

2．4．4 时变信道冲击响应的仿真方法

2．4．5 MIMO信道的统计特征

2．4．6 仿真验证与结果分析

2．5 本章小结

第三章 信道估计方法研究

3．1 传统信道估计方法的分类

3．2 MIMO-OFDM系统中基于训练序列的信道估计算法

3．2．1 IEEE 802．11n的高吞吐率长训练序列

3．2．2 基于训练序列的LS估计

3．2．3 基于训练序列的MMSE算法

3．2．4 降低MMSE复杂度的LMMSE信道估计算法

3．2．5 基于SVD算法简化的LMMSE信道估计算法

3．3 仿真验证与结果说明

3．4 本章小结

第四章 传统接收分集合并方法研究

4．1 接收分集的分类及概述

4．1．1 宏观分集

4．1．2 微观分集

4．2 分集技术分类研究

4．2．1 时间分集

4．2．2 频率分集

4．2．3 空间分集

4．3 传统的合并方式及其性能

4．3．1 选择合并(SC)

4．3．2 最大比值合并(MRC)

4．3．3 等增益合并(EGC)

4．4 仿直验证和结果说明

4．5 本章小结

第五章 增强宽带无线通信系统性能方法的进一步探讨

5．1 一种改进的混合合并方式

5．1．1 基本原理

5．1．2 输出信噪比中断概率(累积分布函数)的推导

5．1．3 输出平均信噪比与合并增益

5．1．4 典型调制方式下的BER

5．2 发射分集结合接收分集

5．2．1 系统模型

5．2．2 EGT／EGC系统分集阶数的讨论

5．2．3 EGT／MRC系统分集阶数的讨论

5．3 仿真验证和结果说明

5．4 本章小结

总结与展望

致谢

参考文献

作者简介