影响MIMO信道容量的天线选择和功率分配算法研究

摘要

为了满足对于现存的和新兴的无线通信网络中，数据高速传输的不断增长的需求，多输入多输出（MIMO）技术已经逐步成为关键技术之一。在这篇论文中，从理论和实践上，分别探讨了关于MIMO系统的几个重要技术问题，这些技术的运用都有助于提高系统的容量。
　　天线选择提供了一种在MIMO系统中传输的新形式，它以相对较小的成本换取了低损耗和高收益。在这篇论文的第一部分，首先分析了在有实际的编码和解码过程的MIMO空间复用系统中可以实现的分集阶数和对MIMO信道进行建模，选择了非物理性模型。然后根据经典的盖尔圆算法，设计了两种快速天线选择算法，分别是基于特征值估计算法和基于奇异值估计算法，使得它在性能和复杂度之间保持一个很好的权衡，特别是在相关衰落信道中。最后在商用的高输入无线局域网中有效的实现天线选择。功率分配可以在MIMO系统中，用给定的总发射功率传输尽可能多的数据信息。在这篇论文中的第二部分，详细研究了功率分配算法的原理和实现。主要分析了两种功率分配算法，分别是平均功率分配算法和注水算法。平均功率分配算法适用于发送端未知信道状态信息（CSI）的情况下，而注水算法则适用于发送端已知信道状态信息（CSI）的情况。运用功率分配算法，可以使 MIMO系统在有限的发送功率下，发挥出更良好的性能。
　　上述的天线选择算法和功率分配算法，对MIMO系统的信道容量均有很大的益处。本文针对实际的应用环境，设计合适的算法并加以仿真。由仿真结果可以分析出，在既有的条件下，增加较小的成本，这些算法可以使系统容量得到大幅度提升。

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第一章 绪论

1.1研究背景

1.2 MIMO通信系统研究现状

1.3 MIMO系统的天线选择技术

1.4 MIMO系统的功率分配技术

1.5论文大纲

1.6本章小结

第二章 MIMO信道模型和容量分析

2.1系统模型

2.2系统容量

2.3相关性对MIMO信道的影响

2.4本章小结

第三章 几种天线选择算法的设计及其对容量影响的仿真

3.1天线选择介绍

3.2天线选择的性能分析：具有发射天线选择技术的MIMO-SM的分集阶数- 几何方法

3.3天线选择算法的设计

3.4天线选择在实际无线网络中的应用

3.5本章小结

第四章 几种功率分配算法的设计及其对容量影响的仿真

4.1功率分配介绍

4.2平均功率分配算法

4.3注水算法

4.4功率分配算法的仿真及性能分析

4.5本章小结

第五章 总结与展望

5.1总结

5.2展望

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文

致谢