大规模分布式MIMO系统功率分配容量分析

发布时间：2017-10-01 10:27

  本文关键词：大规模分布式MIMO系统功率分配容量分析

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【摘要】：随着人们对通信系统容量的要求越来越高,传统MIMO(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)系统已经不能满足人们的通信需求。研究学者结合分布式天线和传统MIMO的技术优点,提出了D-MIMO(Distributed MIMO)系统。在相同的传输条件下,分布式MIMO的通信容量要远远高于传统MIMO,通信系统的性能获得提升,促进了目前通信技术的发展进程。分布式MIMO系统从两个方面提升了系统性能,空间分集和空间复用。接收端接收多个并行子信道信息,利用多径来对抗衰落,获得分集增益,使通信质量获得提高。通过合理配置分布式MIMO系统中多天线阵列的发送功率,即通过功率优化,进一步改善通信性能。分布式MIMO系统的研究推动了通信技术的发展。本文提出了一种分布式MIMO系统的天线功率配置方法,并与天线等功率配置时系统的容量进行了分析比较。主要工作如下:1.介绍了目前的研究现状和无线通信领域的各种关键技术,包括路径损耗,两种典型衰落,重点描述了分布式MIMO系统的特点和技术原理。建立了Massive D-MIMO系统的系统模型,给出了几种衰落的分类,以及MIMO系统中信道的衰落模型。对比了分布式MIMO系统常用的两种信号检测技术的差异。2.提出了一种最优功率分配的方案,分析了系统在运用所提出的最优功率分配的情况下,系统的容量变化情况。并给出了推导过程。3.在信道模型加入大尺度衰落,运用提出的最优功率分配方法,重新分析了新模型下的系统容量。研究结果表明:分布式MIMO系统可以通过最优功率分配,可一定程度上提高系统容量,改善通信质量。
【关键词】：分布式 MIMO 系统 天线选择 功率分配 信道容量
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN919.3
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-14
• 1.1 选题背景及意义10-12
• 1.2 研究现状12-13
• 1.3 本文主要工作13-14
• 2 MIMO技术原理和信道模型14-33
• 2.1 分集技术14-18
• 2.1.1 分集的基本原理和基本概念14-15
• 2.1.2 空间分集技术15-17
• 2.1.3 协作分集17-18
• 2.2 MIMO技术18-22
• 2.2.1 MIMO技术优缺点19-20
• 2.2.2 传统MIMO面临的问题20
• 2.2.3 分布式天线系统20-22
• 2.3 分布式MIMO系统模型22-28
• 2.3.1 MIMO信道模型23-25
• 2.3.2 传输过程的衰落25-26
• 2.3.3 信道衰落模型26-28
• 2.4 MIMO系统信号检测28-32
• 2.4.1 ZF信号检测29-30
• 2.4.2 MMSE信号检测30-32
• 2.5 信道状态信息的获得32
• 2.6 本章小结32-33
• 3 分布式MIMO系统信道容量分析33-48
• 3.1 确定性MIMO信道容量分析33-37
• 3.1.1 发射端已知CSI的信道容量34-35
• 3.1.2 发射端未知CSI时的信道容量35-36
• 3.1.3 MIMO系统的功率分配技术36-37
• 3.2 天线相关性对MIMO系统信道容量的影响37-39
• 3.3 大规模分布式MIMO系统最优功率分配容量分析39-47
• 3.3.1 单小区分布式MIMO系统40-41
• 3.3.2 功率优化问题的数学描述及其求解41-44
• 3.3.3 最优功率分配的容量上限44-45
• 3.3.4 仿真结果45-47
• 3.4 本章小结47-48
• 4 大尺度衰落下的MIMO系统信道容量分析48-58
• 4.1 大尺度衰落模型48-51
• 4.1.1 一般路径损耗模型48-49
• 4.1.2 Okumura/Hata模型49-50
• 4.1.3 IEEE802.16d模型50-51
• 4.2 大尺度衰落下的MIMO系统最优功率分配容量分析51-57
• 4.2.1 分布式MIMO系统模型51-53
• 4.2.2 功率优化问题的数学描述及其求解53-55
• 4.2.3 最优功率分配的容量上限55-56
• 4.2.4 仿真结果56-57
• 4.3 本章小结57-58
• 5 总结与展望58-60
• 参考文献60-63
• 个人简历,在校期间发表的学术论文与研究成果63-64
• 致谢64

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本文编号：952966