UCA的空间衰落相关性研究及其在分集接收和空时波束形成中的应用

摘要

天线阵列信号处理作为信号处理的一个重要分支，在通信、雷达、电子对抗、地震勘探、射电天文等各个领域获得了广泛应用和迅速发展，它是改善蜂窝和个人通信服务系统质量、覆盖范围和容量的一种强有力的工具。 均匀圆形阵列(UCA)是一种中心对称天线阵列。它具有许多优异的特性，可同时估计信号的方位角和俯仰角，方位角可以覆盖360°，方向图在阵列平面旋转时，波束的形状不会有明显的改变等。UCA有多方面的应用，如分集接收、波束成形、空分多址等。 本文中，我们以8元UCA为例，首先对UCA模型的空间衰落相关性进行分析，在角能量分别为均匀分布和高斯分布的情况下，角度扩展，相对半径等因素对8元UCA空间衰落相关性的影响，并给出MATLAB仿真图。然后根据MATLAB仿真图，分析了空间衰落相关性对最大比合并分集接收中MPSK调制信号的误码率的影响，并给出了相应的结果分析。 本文另外一个重点是，在下行链路中，UCA在特征波束形成和STBC相结合技术中的应用，并提出了一种新的BF+STBC发射方案和新的估计误码率性能的上边界方案。传统的特征波束形成结合STBC发射方案的波束数目是固定的，本文通过对发射信号的信噪比来确定波束数目，通过MATLAB仿真和结果分析，我们发现这种方案使得系统的性能与传统方案比较有较大的改善，上边界估计误码率方案也大为减少运算复杂度。

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第一章 绪论

1.1论文背景

1.1.1移动通信的发展

1.1.2无线通信中的先进信号处理技术

1.1.3发射分集

1.1.4空时编码技术和波束形成

1.2本文的主要工作及章节安排

第二章 移动通信信道模型

2.1移动通信无线信道特性

2.2多径衰落信道的物理特性

2.3瑞利衰落信道中的Jakes模型

2.4本章小结

第三章 UCA模型及其相关性研究

3.1 UCA模型及其空间衰落相关性

3.1.1 UCA的空间模型

3.1.2 UCA空间衰落相关性及其自相关矩阵

3.2仿真及结果分析

3.3本章小结

第四章 UCA在MRC分集接收中的应用研究

4.1 MRC分集系统模型及其增益

4.2 MRC分集的性能分析

4.2.1联合码元SNR的概率密度函数

4.2.2 MPSK调制下MRC分集接收系统的SER

4.3仿真及结果分析

4.4本章小结

第五章 UCA在STBC结合特征波束形成技术中的应用

5.1引言

5.2空时分组编码(STBC)

5.2.1 STBC的编码

5.2.2 STBC的译码

5.3波束形成技术(Beamforming)

5.3.1波束形成与特征波束形成

5.3.2特征波束形成

5.4 STBC和特征波束形成结合的发射方案

5.4.1系统结构框图

5.4.2最佳波束方向

5.4.3波束之间的功率分配

5.4.4 STBC结合特征波束形成新发射方案

5.4.5新发射方案的性能分析

5.5计算机仿真与结果分析

5.6本章小结

第六章 工作总结与展望

附录

致谢

参考文献