MIMO系统中的天线选择与空时编码

摘要

多输入多输出(MIMO)是下一代移动通信的重要技术之一，它不仅能使系统容量成倍提高，还能显著提高无线通信系统的频谱利用率。但过高的硬件成本限制了它的应用。天线选择是MIMO系统中一项重要技术，它能从MIMO系统的多个发射天线和多个接收天线中选择出性能最好的一个或多个天线，从而以较小的性能损失换取成本的大幅降低，极大地提高MIMO系统的性能价格比。 论文首先介绍和分析了一些经典的天线选择算法，最优算法虽然能获得最高的系统容量，但因其复杂度太高不具有实用价值。本文从香农公式出发，并结合前人的算法，通过数学推导，提出了一种新的快速天线选择算法，其所获得的系统容量与最优算法非常接近。仿真结果表明，在发射端与接收端分别有4根和8根天线并且接收端选择4根天线接收信号的情况下，新算法获得了与最优算法相近的系统容量，并且使复数加和复数乘的计算量分别减少了36.4％和40.8％。因此，新算法收敛更快。 论文采用空时分组码与新算法相结合的方法分析了新算法的误比特率。在发送端使用空时分组码编码方案，在接收端先用新算法进行天线选择，再使用空时分组码最大似然译码方案进行译码。仿真结果表明，在接收端进行天线选择，使用新算法后系统误码性能与使用最优算法时的误码性能基本一致。因此，新算法具有更好的性能。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

1.1引言

1.2 MIMO的出现及发展现状

1.3本文的主要工作与内容安排

第二章MIMO信道的模型及容量

2.1基本的无线信道

2.1.1信号传播方式

2.1.2信道衰落

2.2 MIMO的信道模型

2.2.1非频率选择性信道模型

2.2.2频率选择性信道模型

2.3 MIMO信道容量

2.3.1 MIMO信道的容量

2.3.2 MISO信道的容量

2.3.3 SIMO信道的容量

2.3.4 SISO信道的容量

2.4分集技术基本原理

2.4.1接收分集技术

2.4.1发送分集技术

2.5本章小结

第三章天线选择算法

3.1天线选择的必要性

3.2天线选择的系统结构与系统模型

3.2.1天线选择的系统结构

3.2.2天线选择的系统模型

3.3天线选择经典算法

3.3.1最优算法

3.3.2基于范数的天线选择算法

3.3.3基于相关的天线选择算法

3.3.4递增递减天线选择算法

3.3.5几种算法的性能比较

3.4改进的算法

3.4.1新算法的推导

3.4.2新算法的数值仿真

3.5本章小结

第四章空时编码技术

4.1空时编码

4.1.1分层空时码

4.1.2网格空时码

4.1.3分组空时码

4.1.4酉空时码

4.1.5差分空时码

4.2新算法使用空时分组码的性能分析

4.2.1 Alamouti发射分集方案

4.2.2 Alamouti空时分组码的极大似然译码

4.2.3多副接收天线下的Alamouti译码方案

4.3.4数值仿真分析

4.3本章小结

第五章总结与展望

5.1总结

5.2下一步研究工作

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文