MIMO空时通信理论及在衰落信道中的性能研究

摘要

未来的无线通信对通信业务和通信质量都提出了更高的要求,也就是不仅要求能够提供高速可靠的数据传输,而且能够提供高的频谱利用率.针对无线通信多径衰落的信道环境,分集是一种有效的对抗信道衰落的技术.同时,考虑到无线通信频率资源的匮乏,未来的无线通信系统应该在物理层采用具有高频谱效率的先进技术,其中发射机和接收机采用多天线的MIMO作为关键技术是论文重点研究的内容.MIMO系统不仅可以利用多天线空间分集改善接收信噪比,而且可以利用空间复用提高信道容量和系统的频谱利用率.论文从发射分集、空时分组码、下行链路波束赋性以及空间复用等方面,通过理论分析和系统仿真研究了多天线MIMO系统提高无线通信的可靠性和数据传输速率.

目录

文摘

英文文摘

独创性声明

第一章绪论

1.1论文研究背景

1.1.1无线通信的限制

1.1.2论文的选题

1.2多天线MIMO系统基础及研究进展

1.2.1多天线MIMO系统基础

1.2.2多天线MIMO系统研究进展

1.3论文的主要研究内容和贡献

第二章MIMO信道及信道容量

2.1 MIMO系统信道模型

2.1.1平坦衰落信道模型

2.1.2相关衰落信道模型

2.2理想信道MIMO系统的信道容量

2.2.1 SISO容量

2.2.2 SIMO和MISO信道容量

2.2.3 MIMO信道容量

2.2.4最佳功率分配MIMO系统信道容量

2.3低秩信道MIMO系统的信道容量

2.3.1低秩信道及天线选择

2.3.2系统模型

2.3.3容量分析

2.3.4仿真结果及讨论

2.4本章小结

第三章多天线发射分集

3.1开环和闭环发射分集

3.2理想CSI下的开环和闭环发射分集

3.2.1发射分集系统模型

3.2.2性能分析

3.3非理想CSI下的闭环发射分集

3.3.1延迟反馈闭环发射分集的性能分析

3.3.2量化反馈和信道估计误差对闭环发射分集性能的影响

3.4空间(天线)相关信道输入下的开环发射分集

3.4.1信号模型

3.4.2性能分析

3.5本章小结

第四章多天线发射信号设计

4.1最优功率分配空时分组码

4.1.1空时分组码

4.1.2注水功率分配STBC

4.1.3仿真结果及讨论

4.2波束赋形发射分集

4.2.1下行波束赋形

4.2.2波束赋形空时分组码

4.2.3仿真结果及讨论

4.3本章小结

第五章分集与自由度

5.1分集和自由度

5.1.1中断概率和分集重数

5.1.2中断容量和自由度

5.1.3有效分集重数和有效自由度

5.2发射分集与空间复用的折衷

5.2.1系统模型

5.2.2性能分析

5.2.3数值结果及讨论

5.3本章小结

第六章论文总结及展望

6.1论文总结

6.2今后的研究和展望

参考文献

致谢

作者攻读博士期间发表和完成的论文