面向IEEE 802.11ac射频一致性测试的MIMO检测技术的研究与应用

发布时间：2017-08-10 20:24

  本文关键词：面向IEEE 802.11ac射频一致性测试的MIMO检测技术的研究与应用

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【摘要】：MIMO的引入大幅提升了无线局域网的传输速率,是IEEE 802.11ac协议中的关键技术,MIMO通信系统接收端选用的检测算法则直接影响到系统的性能与复杂度。本文主要针对IEEE 802.11ac射频一致性测试系统中的MIMO检测技术进行研究,主要工作如下：简单介绍了IEEE 802.11ac协议的新特性,解读了802.11ac协议的物理层规范,对llac协议的帧格式、发射机模块等进行了分析。对11ac中的关键技术MIMO和OFDM进行了研究,并分别介绍了空间分集和空间复用的MIMO系统。对MIMO检测技术的基本算法进行了研究,包括最优算法最大似然检测(ML)、次优算法球形译码检测(SD)、线性检测算法、串行干扰消除算法(SIC)以及基于QR分解的检测算法(QRD)。线性检测算法根据设计准则的不同又可以分为迫零检测算法(ZF)和最小均方误差检测算法(MMSE),文章对基本算法进行了性能的仿真分析和复杂度的研究。分层MIMO检测算法存在误差传播的问题,为此本文研究了引入排序机制的检测算法,介绍了排序的串行干扰消除检测算法(OSIC检测)与排序的QR检测算法(SQRD检测)。引入排序机制的检测算法首先检测信噪比大的层,并从系统中消除已经检测完成的信号的干扰,从而提高后续检测的准确度。OSIC检测算法在每层信号的检测过程中都需要进行矩阵的求逆运算,复杂度较高,为此本文提出了一种改进算法。改进算法结合了列范数排序检测与OSIC检测算法,并在每次检测的过程中比较加权矩阵的行范数值。仿真结果表明,改进算法的复杂度要低于OSIC检测算法,性能介于OSIC检测算法与列范数排序检测算法之间。且随着加权因子的变化,复杂度和算法性能也随之变化,针对不同的应用环境,可以选择不同的加权因子。分层MIMO检测算法存在的另一个问题是先检测的信号层分集增益度低,性能较差。为了改善先检测层信号的准确度,本文介绍了迭代的检测算法。以QR检测为例,迭代的QR检测算法(IQRD)在完成每次QR检测后,会将第一层信号的干扰从系统中消除,或者循环调整信道矩阵的列向量,从而提高检测性能。迭代的排序QR检测算法(ISQRD)将迭代的思想与SQRD检测算法结合,较优地解决了误差传播和先检测层信号分集增益度低的问题。但是迭代的过程会提升算法的复杂度,为此文本提出了一种改进的迭代检测。改进算法针对SQRD算法只能得到次优解的问题,结合了迭代的思想,在ISQRD检测算法中引入了判决的过程。仿真结果表明,改进的算法有效地降低了迭代检测算法的复杂度,性能介于SQRD检测算法和迭代检测算法之间。另外,文章对检测算法在射频一致性测试系统中的应用做出了研究。搭建了射频一致性系统的基带接收机,并简单介绍了一些测试项算法,着重研究了EVM指标。将本文研究的主要检测算法与改进检测算法应用到软件测试工具包中,在不同MCS值、不同信号带宽下对检测算法的性能进行了分析。结果表明,本文提出的两种检测算法都符合射频一致性测试系统的要求。最后,对文章进行了总结并对之后的研究方向进行了展望。
【关键词】：无线局域网 IEEE 802.11ac MIMO检测 射频一致性测试
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN925.93;TN919.3
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 绪论8-18
• 1.1 论文研究背景与意义8-9
• 1.2 国内外研究现状9-14
• 1.2.1 IEEE 802.11ac与射频测试技术研究现状9-12
• 1.2.2 MIMO检测技术研究现状12-14
• 1.3 论文开展的主要工作14-16
• 1.4 论文组织结构16-18
• 第二章 IEEE 802.11ac协议及关键技术研究18-34
• 2.1 IEEE 802.11ac体系结构18-19
• 2.2 IEEE 802.11ac物理层关键技术19-27
• 2.2.1 OFDM技术19-23
• 2.2.2 MIMO技术23-27
• 2.3 802.11ac物理层规范27-32
• 2.3.1 802.11ac帧格式27-31
• 2.3.2 802.11ac发射机模块31-32
• 2.4 本章小结32-34
• 第三章 MIMO检测基本算法研究34-52
• 3.1 MIMO检测系统模型34-35
• 3.2 最大似然估计检测算法35
• 3.3 球形译码检测算法35-40
• 3.4 线性检测算法40-43
• 3.4.1 线性迫零检测算法40-41
• 3.4.2 最小均方误差检测算法41-43
• 3.5 串行干扰消除检测算法43-44
• 3.6 基于QR分解的检测算法44-46
• 3.7 仿真结果与复杂度分析46-49
• 3.8 本章小结49-52
• 第四章 基于802.11ac测试系统的MIMO检测算法研究52-78
• 4.1 IEEE 802.11ac协议中的空间复用技术52-53
• 4.2 引入排序机制的MIMO检测算法53-58
• 4.2.1 ZF/MMSE OSIC检测算法53-55
• 4.2.2 基于修正Gram Schmidt的SQRD检测算法55-57
• 4.2.3 仿真结果及复杂度分析57-58
• 4.3 基于迫零OSIC检测算法的改进58-63
• 4.3.1 基于列范数排序的检测算法59-60
• 4.3.2 改进的迫零OSIC检测算法60-61
• 4.3.3 仿真结果及复杂度分析61-63
• 4.4 基于ISQRD检测算法的改进63-76
• 4.4.1 基于循环迭代的QR检测算法64-69
• 4.4.2 基于循环迭代的SQRD检测算法69-71
• 4.4.3 改进的ISQRD检测算法71-73
• 4.4.4 仿真结果及复杂度分析73-76
• 4.5 本章小结76-78
• 第五章 MIMO检测算法在射频一致性测试系统中的应用78-98
• 5.1 系统平台介绍78-79
• 5.2 射频一致性测试系统基带接收机研究79-87
• 5.2.1 基于IEEE 802.11ac的SISO接收机79-82
• 5.2.2 基于IEEE 802.11ac的MIMO接收机82-87
• 5.3 MIMO检测算法的实现与EVM指标分析87-92
• 5.3.1 EVM指标概述87-88
• 5.3.2 不同检测算法EVM指标测试结果88-92
• 5.4 射频一致性测试系统测试指标92-97
• 5.4.1 射频一致性测试系统测试项概述92-94
• 5.4.2 射频一致性测试系统测试项算法94-97
• 5.5 本章小结97-98
• 第六章 总结与展望98-100
• 致谢100-102
• 参考文献102-108
• 攻读硕士期间发表的论文和科研成果108

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本文编号：652510