MIMO系統(tǒng)中的分集-復(fù)用合并與機(jī)會(huì)同相成形技術(shù)研究.pdf

1、MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)技術(shù)指的是在發(fā)射機(jī)和接收機(jī)分別配置多根天線并同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)處理的無(wú)線傳輸技術(shù)。由于它具有較高的頻譜效率和較強(qiáng)的抗衰落能力，因此它被普遍認(rèn)為是下一代無(wú)線通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。本文對(duì)MIMO技術(shù)的研究分為三個(gè)部分，第一部分針對(duì)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的MIMO系統(tǒng)，后兩個(gè)部分針對(duì)點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的MIMO系統(tǒng)。 首先，我們提出了一種空間分集一復(fù)用合并的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的發(fā)射、接收處理算

2、法。利用反饋的檢測(cè)排序信息，發(fā)射天線被動(dòng)態(tài)地分為兩組；質(zhì)量較好的一組按照V-BLAST結(jié)構(gòu)進(jìn)行高速數(shù)據(jù)傳輸；質(zhì)量較差的一組實(shí)施空時(shí)編碼，以有效地對(duì)抗信道衰落。與V-BLAST相比，該系統(tǒng)通過抑制串行干擾抵消檢測(cè)器的誤差傳播效應(yīng)來(lái)改善系統(tǒng)的誤碼率性能，同時(shí)并不降低頻譜效率；而且，它可以用在發(fā)射天線數(shù)大于接收天線數(shù)的系統(tǒng)中。它沒有增加接收機(jī)的計(jì)算復(fù)雜度，反饋復(fù)雜度約為2～4比特。 其次，我們研究了多用戶下單波束發(fā)射的機(jī)會(huì)同相成形系統(tǒng)

3、(opportunisticcophasing system，ocs)。與同時(shí)改變波束成形矢量的幅度和相位的機(jī)會(huì)波束成形系統(tǒng)(opportunistic beamforming system，OBS)不同，它的同相成形矢量的幅度固定，而僅僅隨機(jī)改變其相位；因此，它可以顯著降低對(duì)發(fā)射端功率放大器動(dòng)態(tài)范圍的要求并提高其效率。我們的研究結(jié)果表明，單波束OCS系統(tǒng)可以獲得與單波束OBS系統(tǒng)相同的吞吐量；分別推導(dǎo)了它在Rayleigh和Ricia

4、n衰落下系統(tǒng)吞吐量的解析表達(dá)式和漸進(jìn)表達(dá)式；并證明當(dāng)用戶數(shù)量趨于無(wú)窮大時(shí)，它的吞吐量與在收發(fā)雙方都確知全部信道狀態(tài)信息的單發(fā)射天線高斯廣播信道的吞吐量完全相同；而且，我們證明，當(dāng)用戶以某個(gè)固定概率獲得其峰值數(shù)據(jù)傳輸速率的一個(gè)恒定的百分比的時(shí)候，所需的用戶數(shù)量隨著發(fā)射天線數(shù)量的線性增長(zhǎng)而指數(shù)增長(zhǎng)。 最后，我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)多波束發(fā)射的OCS系統(tǒng)。利用旋轉(zhuǎn)矩陣?yán)碚摌?gòu)造出針對(duì)M個(gè)用戶的機(jī)會(huì)同相成形矩陣；并利用極端順序統(tǒng)計(jì)量的分布理論推導(dǎo)出