MIMO系统中自适应空间调制与天线选择技术的研究

发布时间：2017-05-26 18:04

  本文关键词：MIMO系统中自适应空间调制与天线选择技术的研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来,无线通信是当今世界最热门的通信科研领域之一。它突破了传统有信通信对物理信道的依赖,使得任何有电磁波存在的地方都能进行通信。然而,随着各种无线通信技术的发展,人们对数据传输速率和系统容量的要求也与日俱增。同时,无线通信领域的频带资源和发射功率的有限性也限制了其发展。此时,一种不需要增加额外的频带资源和发射功率的新技术进入了人们的视野,那就是MIMO(Multiple-Input Multiple-Output,多输入多输出)无线通信技术。MIMO技术突破了传统通信中对收发端天线数目的限制,使发射端和接收端可以设立任意根天线。而空间调制(SM)技术作为一种新型的MIMO技术,白提出以来便成为学者们研究的热点。在传统空间调制技术中,每时隙只有一根发射天线处于工作状态,其余发射天线不发送数据或传输功率为零的数据,输入的信息比特一部分映射到传统的数字调制星座图上,其余的比特映射到空间域的天线序号上。从而,SM完全避免了信道间干扰,也不需要发射天线间的同步性,且通过天线序号携带一部分信息,提高了系统的频谱利用率。但传统的SM技术必须保证发射天线数是2的幂数,这导致了当系统频谱效率增大时,发射天线数目要成对数增长,对硬件的复杂度的要求也相应增大。为了解决以上问题,J.M. Luna-Rivera等人提出一种扩展的空间调制技术(ESM),该技术允许所有天线在同一时隙都能用来发送数据,使发送天线总数与频谱效率间呈线性关系,大大降低了对发送天线数目的要求。但同时,由于多根天线同时发送数据,势必会造成天线间的干扰。本文正是针对以上两种空间调制方案的缺点,提出了一种新型的自适应空间调制方案-混合空间调制(HSM),它结合了最近的自适应技术,同时吸取了SM避免天线间干扰与ESM发送天线数可以为任意整数的优点,因此能更好地适应信道的不断变化。另外,本文将该混合空间调制方法与两种天线选择算法(EDAS与COAS)相结合,进一步降低HSM系统的误比特率。仿真结果表明,HSM分别比SM与后ESM获得1 dB与2 dB的信噪比增益。而将基于欧式距离的天线选择算法(EDAS算法)应用到HSM(即HSM-EDAS方案)后,比HSM方案获得2dB的信噪比增益。本文随后提出一种基于QR分解的欧氏距离混合空间调制方法(RC-HSM-EDAS)保持了穷搜索算法低误比特率的优点,且降低了算法时间复杂度。而将基于容量的天线选择算法(COAS)与HSM方案相结合(即HSM-COAS方案)牺牲了一定程度的系统性能,却大大降低了算法的时间复杂度。
【关键词】：多输入多输出 自适应空间调制 天线选择 欧式距离 频谱效率 误比特率
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN919.3
【目录】：

• 摘要10-12
• ABSTRACT12-14
• 缩略语简表14-16
• 第一章 绪论16-22
• 1.1 无线通信的发展16-17
• 1.2 MIMO技术概述17-18
• 1.3 空间调制技术与国内外研究现状18-20
• 1.4 本文的章节安排20-22
• 第二章 MIMO系统关键技术22-30
• 2.1 MIMO系统模型22-23
• 2.2 分集与复用技术23-29
• 2.2.1 空间分集技术23-26
• 2.2.2 空间复用技术26-29
• 2.3 本章小结29-30
• 第三章 空间调制方案30-44
• 3.1 传统空间调制技术30-35
• 3.1.1 SM技术调制原理30-32
• 3.1.2 SM系统模型32-33
• 3.1.3 仿真结果与分析33-35
• 3.2 广义空间调制技术35-39
• 3.2.1 GSM技术调制原理35-36
• 3.2.2 GSM系统模型36-37
• 3.2.3 仿真结果与分析37-39
• 3.3 扩展的空间调制技术39-43
• 3.3.1 ESM技术调制原理与系统框图39-41
• 3.3.2 仿真结果与分析41-43
• 3.4 本章小结43-44
• 第四章 自适应空间调制与天线选择44-55
• 4.1 自适应空间调制技术44-47
• 4.1.1 自适应空间调制原理44-45
• 4.1.2 OH-SM系统框图45-46
• 4.1.3 仿真分析46-47
• 4.2 天线选择技术47-51
• 4.2.1 基于欧式距离的天线选择48-51
• 4.2.1.1 基于星座图分解的欧式距离天线选择48-50
• 4.2.1.2 基于奇异值分解的欧式距离天线选择50-51
• 4.2.2 基于系统容量的天线选择51
• 4.3 复杂度分析51-53
• 4.4 仿真分析53-54
• 4.5 本章小结54-55
• 第五章 新型自适应空间调制方案及其与天线选择的结合55-66
• 5.1 混合空间调制方案55-57
• 5.2 基于欧式距离天线选择的混合空间调制57-61
• 5.2.1 基于星座图分解的混合空间调制天线选择方法58-60
• 5.2.2 基于奇异值分解的混合空间调制天线选择方法60-61
• 5.3 基于系统容量天线选择的混合空间调制61-62
• 5.4 复杂度分析62-63
• 5.5 仿真分析63-65
• 5.6 本章小结65-66
• 第六章 总结与展望66-68
• 6.1 总结66-67
• 6.2 展望67-68
• 参考文献68-73
• 致谢73-74
• 攻读学位期间发表、投出的论文及专利74-75
• 附件75

【参考文献】

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 曲倩倩;MIMO系统空间调制的研究[D];天津大学;2012年

  本文关键词：MIMO系统中自适应空间调制与天线选择技术的研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：397622