宽带无线通信系统增强型多天线技术的研究

摘要

多输入多输出技术(Multi-Input Multi-Output,MIMO)多天线技术因为其能够成倍的提高系统传输速率且不需要增加额外的带宽而被未来移动通信系统确定为核心技术之一。随着多天线技术的进一步发展，基于更多发射/接收天线的大型多天线阵列的增强型多天技术成为了一个热门的研究方向。
　　随着长期演进（Long TermEvolution,LTE）系统的演进，高级长期演进（Long Term Evolution-Advanced,LTE-A）系统配置了更多的发射天线和接收天线，尤其在下行链路存在不对称的天线结构，即发射天线数量大于接收天线数量。此时，空间复用（Spatial Multiplexing）MIMO系统只能采用最大似然（Maximum Likelihood，ML）检测算法，复杂度随着星座点数量和发射天线数量的增加呈指数增长；其次，在配置更多发射天线的情况下，需要研究空间分集（ Spatial Diversity）模式的增强型多天线发射分集技术的编码矩阵；最后对于空间复用和空间分集，随着发射天线数量的增加，多根发射天线带来的同步性问题以及信道间的干扰会严重影响系统的性能，而空间调制（Spatial Modulation）技术，一种基于天线选择原理的增强型多天线技术，能够更好的适应下行链路配置多根发射天线的情况，以及不对称的天线结构。
　　本文针对增强型多天线技术展开了如下研究工作：
　　第一章介绍了空间复用、空间分集和空间调制MIMO系统的原理和数学模型。并且介绍了本文的主要工作和内容。
　　第二章研究了LTE和LTE-A下行的多天线增强型发射分集技术。介绍了在2发射天线、4发射天线和8发射天线三种情况下的分集方案，并进行了计算机仿真验证。
　　第三章研究了空间调制多载波系统的检测算法。另一方面，提出了一种低复杂度的集中式空间调制多载波系统的球形译码检测算法，很大程度上降低了最优检测算法的性能；另一方面提出了一种分布式空间调制多载波系统的载波频偏（carrier frequency offset，CFO）干扰消除算法，消除了CFO对于系统的影响。
　　第四章研究了空间调制单载波系统的检测算法。分析和仿真了线性均衡检测算法和判决反馈均衡（decision feedback equalizer，DFE）检测算法的基本原理、数学模型和误码率（Bit Error Rate，BER）性能，同时提出了一种空间调制单载波系统的近最大似然（maximum likelihood，ML）算法，仿真结果表明提出的算法很大程度上提高系统的BER性能。
　　第五章对全文进行了总结，探讨了增强型多天线传输技术在今后可能的研究方向。

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缩略词表

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第一章 绪论

1.1 引言

1.2 空间复用MIMO系统概述

1.3 空间分集MIMO系统概述

1.4 空间调制MIMO系统概述

1.5 本文的主要工作以及创新点

第二章 LTE和LTE-A下行增强型多天线发射分集技术

2.1 引言

2.2 LTE系统的两天线发射分集技术方案

2.3 LTE系统的四天线发射分集方案

2.4 LTE-A系统的八天线增强型发射分集方案

2.5 仿真结果

2.6 结论

第三章 空间调制多载波系统的检测算法的研究

3.1 引言

3.2 OFDM系统概述

3.3 集中式空间调制多载波系统的球形译码检测算法

3.4 分布式空间调制多载波系统中的CFO消除算法的研究

3.5 结论

第四章 空间调制单载波系统检测算法的研究

4.1 引言

4.2 SC-FDE系统概述

4.3 空间调制单载波系统的频域均衡检测算法

4.4 空间调制单载波系统的近最大似然检测算法

4.5 仿真结果

4.6 结论

第五章 全文总结

5.1 本文的贡献

5.2 未来研究方向

致谢

参考文献

附录

攻读硕士学位期间的研究成果

个人简历