未来5G通信系统中的空间调制技术研究

发布时间：2017-11-17 09:25

  本文关键词：未来5G通信系统中的空间调制技术研究

  更多相关文章： 多输入多输出 分层空移键控 多流空移键控 基于天线选择的空间调制预编码

【摘要】：无线通信系统可利用的资源包括:频率、时间、码道和空间资源。其中时间、频率和码道资源已被充分利用,难再有提升空间。并且编码、调制等技术的研究结果表明这些技术已经逼近香农理论极限,提升潜力非常有限。从信息论角度,多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Mutput,MIMO)技术通过引入空间资源,将实现信道容量较单天线系统(Single-Input Single-Output,SISO)的成倍提高。在未来5G系统中,MIMO技术将不可或缺的成为未来移动通信系统中能大幅提高系统频谱效率的核心技术。传统的MIMO技术在发射端利用全部的天线同时激活传送多流数据。空移键控调制(Space Shift Keying Modulation,SSK)技术和空间调制(Spatial Modulation,SM)技术是近几年被提出的MIMO新技术。SSK与SM技术的思路与传统MIMO技术不同之处在于传统MIMO用APM(Amplitude/Phase Modulation)调制符号承载发送的全部二进制数据信息,而SSK和SM技术采用天线序号来承载发送的一部分二进制数据信息。相比传统的MIMO技术,这种新技术每时刻只激活一根或少量天线,即射频(Radio Frequency,RF)链路大幅度减少,因此避免和减少了信道间干扰,并由此大大降低了收发端同步的复杂度,新技术还特别适用于收发端天线不平衡的系统,在大规模MIMO中有非常好的应用前景。但是SSK和SM的MIMO新技术存在频谱效率低和发射天线利用率低的缺点。本文针对现有空移键控技术和空间调制技术频谱效率低,发射天线利用率低的问题进行了大量研究,提出了两种改进型的具有高频谱效率的空移键控调制技术:分层空移键控(Layered Space Shift Keying,LSSK)调制技术和多流空移键控(Multiple Stream Space Shift Keying,MSSK)调制技术。这两种方法均可将数据分层或分流并将多层或多流数据同时调制在发射天线上,通过所预设的数据合并或映射方式避免了在空移键控系统中传输多流信号时的发射天线碰撞问题,从而使得传统SSK和SM技术传输多流信息成为可能,并且成倍地提高了传统空移键控技术的频谱效率。论文对LSSK和MSSK两种技术进行了理论分析以及仿真验证,并对比了两种新技术与传统技术的误码率性能,仿真结果表明两种新技术在大大提高传统空移键控频谱效率的基础上具有较好的误码率性能。针对传统基于天线选择的空间调制技术在复杂度和性能方面的不足,本文还提出了一种基于天线选择的空间调制预编码算法,这种方法在基站端将预编码和天线选择巧妙地结合,大大降低了传统天线选择算法的复杂度,且性能较传统SSK或SM系统得到很大提升。本文还将该基于天线选择的预编码算法扩展到多用户通信系统中,提出了一种将空间调制技术作为下行多址接入的可行新方案。该方案通过在发送端做预编码,可以消除空间调制系统中的多用户干扰,同时配合天线选择算法大大提升了系统的性能。
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN929.5

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