MIMO检测系统及功率分配问题研究

摘要

MIMO技术作为未来无线通信系统中极具竞争力的物理层核心技术，能够实现随机衰落与空间多路径传播的充分利用，具有能够提高数据传输速率、信道容量以及通信链路可靠性的优点。但是该技术在提高数据吞吐量的同时，也会导致数据流量成倍增加和数据传输的误码率增大，并且其多天线结构带来的符号间的相互干扰也将严重影响系统的检测性能。因此，在信道衰落和符号间的相互干扰存在的情况下，为了保证接收端的检测性能，可以通过有效的功率分配技术与相应的 MIMO检测算法相结合，以此提升MIMO系统的通信质量和信道容量。本文主要针对MIMO系统接收信号的检测问题以及功率分配问题进行研究。具体的工作包括以下内容：
　　1、考虑到系统的检测性能和实现复杂度之间的相互制约，针对信道编码的软输出 MIMO检测系统，本文对具有低复杂度的和能够有效抑制天线与噪声干扰的MMSE检测算法进行了研究讨论。在确定信道和随机信道两种不同的信道模型下，重点研究了在信道估计误差以及符号间的相互干扰存在的条件下，接收端检测信号的比特似然比。并且通过最小化MMSE接收器的误码率BER构建了系统数据传输功率分配的优化问题。在固定系统总功耗的条件下，解决了发送端数据传输功率和导频传输功率的分配问题，有效的提高了资源利用率和系统的检测性能。
　　仿真结果表明，相比于现有的没有考虑信道估计误差的MMSE检测算法以及考虑信道估计误差的MMSE检测算法，本文提出的MMSE检测算法的BER性能明显得到改善，实现了系统检测性能的增益，其原因主要是本文提出的MMSE检测算法考虑到了信道估计误差和符号之间的相互干扰的存在，同时结合了有效的功率分配技术，从而有效改善了系统的通信质量。
　　2、针对传统的无线节点设备需要更换电池的局限性问题，本文采用源于新型能量收集技术之一的无线信息与能量协作传输技术，以系统中断概率最小化为目标，设计了基于功率分割方式的 MIMO中继系统中数据传输功率的分配方案，并且通过KKT条件对提出的功率分配方案进行了优化，主要解决了发送端数据信息和导频信息的传输功率分配问题，中继节点的接收信息用来进行能量吸收的比值问题，以及中继节点吸收的能量用来进行数据的二次转发时导频信息和数据信息所需的传输功率的分配比值问题。仿真结果表明，本文提出的功率分配方法在实现无线信息和能量同传时，能够有效保证系统的检测性能。

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第一章 绪论

1.1研究背景与意义

1.2国内外研究现状

1.3本论文所做工作及文章结构

第二章 MIMO系统关键技术研究

2.1 MIMO系统模型

2.2 MIMO信道特性

2.3 MIMO检测算法

2.4 MIMO功率分配技术

2.5本章小结

第三章 基于信道估计的MIMO系统MMSE检测算法设计

3.1引言

3.2基于MMSE准则的软输出MIMO检测算法设计

3.3基于固定总功率的MIMO系统传输功率分配算法

3.4仿真验证及分析

3.5本章小结

第四章 基于SWIPT技术的MIMO中继系统检测算法设计

4.1引言

4.2基于SWIPT技术的MIMO中继检测系统模型

4.3基于中断概率的MIMO中继系统检测算法设计

4.4基于SWIPT技术的MIMO系统传输功率分配算法

4.5仿真验证及分析

4.6本章小结

第五章 总结与展望

5.1论文总结

5.2研究展望

参考文献

致谢

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