MIMO空分多址理论的应用研究

摘要

多输入多输出（MIMO）技术是无线移动通信领域的重大突破。通过在系统中引入空间这个参量，MIMO技术能在相同的带宽和天线发射功率下，极大地提升系统的频谱利用率。本文主要针对MIMO技术引入的空间维度参量，对其空分复用（SDM）机制进行了应用性研究。
　　MIMO理论在Shannon公式基础上导出正比于收发信天线数的MIMO信道容量公式。由于MIMO系统使用多根同频发送天线，在 MIMO的物理信道中会包含多个相关性极大的子信道。因此MIMO理论关于独立子信道的定义在工程应用中很难成立，会导致所依据的SDM无法实现，使MIMO理论在数学层面导出的信道容量公式在物理实现上会存在很大的不确定性。由于MIMO系统使用不控制相位的多天线同频发射，多波干涉作用的影响是不可避免的，一定会产生方向不确定的定向发送波束，将形成多个电波覆盖盲区和一个不合理的无线通信系统。
　　从实际工程应用的角度出发，本文给出了一种基于线阵的基带波束赋形方法，该方案具有较高的可靠性且易于实现。基于对相控阵天线系统（PCA）及 Shannon公式的讨论，提出了一个全新的多天线系统——香农相控阵天线系统（SHPCA），该模型将利用PCA产生的定向窄波束形成功率利用率极高的SDM系统，并给出信道容量公式。与传统信道容量公式相比，该模型更直观地反映了SHPCA多天线系统的SDM作用和收发天线数对系统容量的影响。

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第一章 绪论

1.1引言

1.2 MIMO空分多址理论的进展

1.3论文的主要安排

第二章 多天线系统概述

2.1无线信道模型

2.2多天线系统

2.3本章小结

第三章 MIMO信道容量的分析

3.1 MIMO技术的基本思想

3.2香农公式

3.3 MIMO信道容量的研究

3.4本章小结

第四章 基于工程应用的MIMO系统

4.1 MIMO系统模型的应用分析

4.2 SHPCA系统信道容量的研究

4.3 SHPCA系统性能的数值分析

4.4本章小结

第五章 MIMO系统的波束赋形

5.1 MIMO系统波束方向的研究

5.2一种基于线阵的波束赋形的方法

5.3波束赋形性能仿真

5.4本章小结

第六章 总结与展望

6.1本文主要工作总结

6.2下一步工作的展望

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文

附录2 攻读硕士学位期间申请的专利

致谢