基于MIMO的無線通信系統(tǒng)跨層設(shè)計研究.pdf

1、當代無線通信技術(shù)不斷提高，對無線信道的可靠性和系統(tǒng)的有效性的標準也在不斷提升。但是，無線通信中的一些固有弊端，如用戶需求不斷增大的寬帶資源、無線系統(tǒng)中信道的隨機性、通信系統(tǒng)的頻譜效率因多徑干擾而逐漸衰落等等，阻礙了系統(tǒng)容量提高和頻譜資源利用率的改善。進而催促著科研工作者們不斷開發(fā)新技術(shù)和科研項目來解決這些問題。
　　多輸入多輸出（MIMO）技術(shù)中的分集是在系統(tǒng)的終端加上多根信號天線，獲得分集的增益，使得系統(tǒng)可靠性明顯改善、傳輸速率

2、和系統(tǒng)容量也得到提升，但不增加對系統(tǒng)額外帶寬的使用，引起了研究者的廣泛興趣。然而天線相關(guān)性和物理上的限制，加大了現(xiàn)有系統(tǒng)實現(xiàn)多天線效果的難度，協(xié)作分集技術(shù)因此由科研工作者提了出來。該技術(shù)主要考慮的是終端多用戶，將它們虛擬成一個多天線的系統(tǒng)進行協(xié)作傳輸，提高系統(tǒng)可靠性和有效性，獲得復用增益及分集增益。在傳統(tǒng)的有線通信系統(tǒng)中，分層設(shè)計忽略了系統(tǒng)優(yōu)化時各層的情況響應(yīng)?？鐚釉O(shè)計卻需要考慮各層之間的聯(lián)系，打破層間的限定，利用協(xié)議層之間的相關(guān)性，協(xié)

3、調(diào)各層的配置，將各協(xié)議層聯(lián)合起來，傳送系統(tǒng)狀態(tài)信息。使系統(tǒng)的優(yōu)化達到最大化，更保證了系統(tǒng)的無線資源利用率和服務(wù)質(zhì)量（QoS）的要求。
　　經(jīng)過理論的嚴謹分析，結(jié)合問題中提出的解決方案，設(shè)計出多天線終端協(xié)作的MIMO無線通信系統(tǒng)模型，利用跨層設(shè)計中數(shù)據(jù)鏈路層的混合自動重傳請求（HARQ）技術(shù)和物理層的自適應(yīng)編碼調(diào)制（AMC）技術(shù)來提升系統(tǒng)的性能。通過設(shè)計的模型實驗仿真證明跨層設(shè)計的多天線協(xié)作通信系統(tǒng)在滿足系統(tǒng)誤包率的前提下，有效提高

4、無線通信系統(tǒng)吞吐量的性能。同時，對比非協(xié)作無線通信系統(tǒng)，得到協(xié)作分集技術(shù)降低了無線通信系統(tǒng)的誤包率。針對無線通信系統(tǒng)在實際中只能提供統(tǒng)計意義QoS保證的問題，利用有效帶寬和有效容量的理論，分析物理層傳輸服務(wù)過程和鏈路層分組排隊過程對MIMO系統(tǒng)中分組時延QoS的聯(lián)合作用，推導分組時延QoS違反概率的表達式。基于該公式，提出一種MIMO系統(tǒng)中保證業(yè)務(wù)時延QoS條件下，最大化系統(tǒng)有效吞吐量的跨層設(shè)計。仿真結(jié)果表明，該跨層設(shè)計在系統(tǒng)信噪比較低