新一代無線通信中的多輸入多輸出(MIMO)技術(shù)研究.pdf

1、隨著用戶數(shù)的迅速增長和高容量需求的不斷增加，多輸入多輸出(MIMO)技術(shù)已成為新興無線網(wǎng)絡(luò)中重要的研究課題。多輸入多輸出技術(shù)可利用不同分集方案，能夠大幅度提高頻譜利用率、信道容量和數(shù)據(jù)的傳輸速度;V-BLAST空時編碼是在MIMO信道中獲得所需容量的重要方法，它通過空間復(fù)用，使其在衰落信道中能產(chǎn)生更高的頻譜效率，而智能天線（波束成形）具有增加用戶容量和減小干擾的能力。這些技術(shù)對于提高系統(tǒng)容量、抑制干擾、管控?fù)矶?、平衡基站用戶?fù)荷等具有明

2、顯成效。
　　本文針對新興無線通信系統(tǒng)，應(yīng)用空時編碼、網(wǎng)絡(luò)編碼等方法，對MIMO和波束形成技術(shù)進(jìn)行了深入研究，取得了創(chuàng)新成果，所提出的解決方案可有效增加系統(tǒng)容量，改善頻譜效率，提高干擾抑制性能。
　　本文的主要創(chuàng)新工作如下:
　　(1)提出了具有變焦波束形成和負(fù)載均衡能力的多用戶MIMO方案。現(xiàn)有方案都集中在無負(fù)載均衡的多用戶多層傳輸上，這樣，無線網(wǎng)絡(luò)的能耗、時間延遲和數(shù)據(jù)處理延時等系統(tǒng)性能就會下降。本文提出的負(fù)載管理

3、方案基于波束形成層的變焦（放大和縮小）技術(shù)，通過單個波束來傳輸和處理多個用戶，并考慮負(fù)載均衡問題，因而在具有相同能耗的無線網(wǎng)絡(luò)中，是一種可提高系統(tǒng)吞吐量、降低系統(tǒng)擁塞、增大數(shù)據(jù)速率的有效方法。
　　(2)提出了一種有效的LTE上行鏈路傳輸方案。通常，探測參考信號和解調(diào)信號分別傳輸，這會導(dǎo)致一些限制，如各層之間和基準(zhǔn)信號符號之間的干擾、延遲的增加以及LTE上行鏈路傳輸總吞吐量的降低等。為此，本文基于上行鏈路的參考信號來估計信道特性，

4、通過在探測參考信號的信令符號中整合解調(diào)參考信號的信令信息作為單值探測參考信號(SV-SRS)，提出了一種LTE上行鏈路傳輸方案。在該方案中，解調(diào)參考信號的備用容量用于上行數(shù)據(jù)，因而提高了上行鏈路的整體容量。此外，該方案還可抑制符號和信道干擾，降低LTE上行鏈路的誤碼率。
　　(3)對具有分集增益與編碼增益的MIMO系統(tǒng)進(jìn)行了性能比較研究。無線網(wǎng)絡(luò)需求的不斷增加，對數(shù)據(jù)傳輸速率、傳輸距離和設(shè)備能耗提出了更高的要求。本文應(yīng)用空時編碼方

5、法，對具有編碼增益與分集增益的4×2和4×4 MIMO系統(tǒng)的性能進(jìn)行了詳細(xì)比較，其中分集增益由正交空時編碼(OSTBC)實現(xiàn)，編碼增益采用了碼率為1/2和1/4的Turbo碼編碼方案。性能比較結(jié)果說明，在MIMO系統(tǒng)中，分集增益和編碼增益的結(jié)合，可提高無線網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)率和多用戶處理能力。
　　(4)基于物理層網(wǎng)絡(luò)編碼(PNC)，提出了一種垂直分層空時碼(V-BLAST)與PNC組合的MIMO方案。該方案為了解決數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院吞岣?/p>

6、分集增益，采用將V-BLAST和PNC相結(jié)合的多用戶MIMO策略，并通過引入包冗余來避免上層分組傳輸?shù)闹貍?，從而提高了無線網(wǎng)絡(luò)的吞吐量和系統(tǒng)性能。
　　(5)針對三維波束形成傳輸，提出了一種同頻同時全雙工(CCFD)系統(tǒng)中的自干擾遷移方法。三維波束形成網(wǎng)絡(luò)具有維數(shù)分集，它根據(jù)用戶指定的水平和垂直扇區(qū)以及瓦狀波束形成進(jìn)行傳輸。通常，三維波束形成的收發(fā)器傳輸是基于半雙工的方式工作，或者頻分復(fù)用(FDD)或時分復(fù)用(TDD)，這會消耗額