基于天线偏移的空间调制系统研究

发布时间：2020-03-31 02:23

【摘要】：在现代无线通信系统中,多输入多输出(Multiple Input and Multiple Output,MIMO)技术早已成为不可或缺的关键技术。与传统的MIMO技术相比,空间调制(Spatial Modulation,SM)技术具有独特的单射频性质。由于这一特性,SM技术被视为一种低成本、低复杂度的MIMO实现方案。然而,射频(Radio Frequency,RF)链与发射天线之间的频繁切换限制了SM-MIMO系统的数据传输速率,从而导致SM技术在未来宽带无线通信系统中的应用存在性能瓶颈。为了解决这一问题,本文提出了一种新型的空间调制技术。利用发射端获知的信道状态信息(Channel State Information,CSI),该技术通过将射频链偏移到特定发射天线上的方式来减少射频链与发射天线之间的切换频率,并且能够产生额外的性能增益。首先,本文深入研究了传统空间调制系统的关键技术,对经典的空间调制技术和空移键控(Space Shift Keying,SSK)技术进行了详细介绍。除此之外,还研究了基于发射天线选择(Transmit Antenna Selection,TAS)技术的空间调制系统以及基于预编码技术的空间调制系统,并对其进行了仿真验证和性能分析。其次,本文提出了一种基于天线偏移的空间调制(Offset Spatial Modulation,OSM)技术。OSM技术包含静态和动态两种工作模式,本文分别推导了其在两种工作模式下的理论误码率(Bit Error Rate,BER)上界,并仿真验证了理论BER上界的合理性。其次,本文对OSM系统的射频切换频率进行了详细的分析,证明了OSM技术能够有效解决SM-MIMO系统的射频切换问题。除此之外,本文仿真对比了OSM技术和多种传统空间调制技术的BER性能,验证了OSM技术具有优异的性能。并且详细对比了OSM系统与传统空间调制技术的计算复杂度,证明了OSM系统具有低复杂度的特性。最后,本文将OSM技术扩展到一些现有的SM-MIMO系统中。例如,将OSM系统分别与TAS技术以及预编码技术相结合,进一步提升了OSM系统的传输性能。另外,本文还将OSM技术的算法思想扩展到具有多条射频链的通信系统中,提出了多射频OSM(Multiple Radio Frequency OSM,MRF-OSM)系统,并且仿真验证了其BER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】：2019
【分类号】：TN929.5;TN820

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本文编号：2608419