MIMO-OFDM系统原理及关键技术

摘要

随着现代通信技术的发展，人们对各种通信业务的质量提出了更高的要求，越来越多的人希望能够设计出一套高速率、低延时、高频谱利用率的通信系统，以满足人们的日常生活。而在众多的通信系统中，MIMO-OFDM系统以优越的性能得到了人们越来越多的研究与应用。
　　MIMO技术利用多天线传输信号能够在不增加系统传输带宽和发射信号功率的情况下，显著的提升系统的传输速率。OFDM作为一种多载波传输系统在应对多径时延和频率选择性衰落方面有其独特的优势，而且信号在传输过程中通过加入循环前缀的方法可以有效的解决多径时延引起的码间串扰。MIMO-OFDM联合技术集成了上述各自的优势，成为了未来无线通信领域的关键技术。
　　本文首先对MIMO和OFDM系统进行分析，并对关键技术进行研究，重点分析了MIMO接收端的信号检测算法，主要包括三种检测算法：ZF、MMSE、ML。通过对上述三种算法的研究分析，总结出三种算法各自的优缺点：ZF算法的复杂度较低但检测性能较差，主要是由于它只考虑层间干扰的消除而忽略了噪声的影响；MMSE算法复杂度比迫零算法稍高，但它的检测性能比ZF算法要好，主要是由于其同时考虑了层间干扰和噪声干扰的影响。上述两种算法层与层之间的检测性能互不相同并且相互影响；ML算法性能最好但复杂度最高，当发射天线数目较多时不具有实用性。
　　针对上述算法特点提出了三种改进算法。ZF-ML/MMSE-ML算法的主要是利用ZF或MMSE与ML相结合的方法，先利用传统的ZF或MMSE对除去第一层之外的其它层进行译码检测，然后在所有备选结果中再利用ML选出最优解。IZF/IMMSE算法的主要思想是由于每次检测都是最后检测层的性能最好，因此选此层作为输出，这样不断进行循环，直至检测完毕。ISZF/ISMMSE算法的主要思想是由于各层之间的误码性能是相互影响的。因此当首次检测时不输出结果只把最后检测层作为干扰从接收信号中剔除，然后进行检测输出其它各层，再把检测出的各层数据从接收信号中剔除，检测出剩余一层的结果。最后利用MATLAB对上述3种算法进行仿真。从仿真结果可以看出3种改进算法性能都比原算法好，其中ZF-ML/MMSE-ML算法性能最好，IZF/IMMSE算法和ISZF/ISMMSE算法的性能相近。
　　文章的最后给出了一个完整的OFDM系统，其中包含了各个主要的功能模块，并通过仿真给出了该系统在不同情况下的误码性能。

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第一章 绪论

1.1本文研究的目的与意义

1.2 MIMO和OFDM技术研究现状

1.3论文的研究内容与创新点

1.4论文的主要工作安排

第二章 MIMO-OFDM系统分析

2.1 OFDM系统分析

2.2 MIMO系统分析

2.3 MIMO系统的复用技术

2.4本章小结

第三章 OFDM关键技术研究

3.1保护间隔

3.2导频设计

3.3峰均比抑制

3.4同步技术

3.5信道估计

3.6本章小结

第四章 MIMO接收端检测技术

4.1 V-BLAST结构

4.2传统接收端译码方法

4.3改进的接收端译码算法

4.4本章小结

第五章 OFDM系统仿真

5.1 OFDM系统框图

5.2系统参数选择

5.3仿真结果

5.4本章小结

第六章 总结与展望

6.1总结

6.2展望

参考文献

致谢

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