MIMO無(wú)線通信系統(tǒng)的關(guān)鍵理論與技術(shù)研究.pdf

1、多入多出(MIMO)技術(shù)是無(wú)線通信技術(shù)發(fā)展的一次重大飛躍，它能夠突破無(wú)線頻率資源限制，大幅度地提高無(wú)線通信系統(tǒng)的頻譜效率，被公認(rèn)為是無(wú)線通信技術(shù)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。然而，MIMO技術(shù)也徹底打破了傳統(tǒng)的無(wú)線通信模式，它要求系統(tǒng)使用多個(gè)發(fā)射和接收天線同時(shí)同頻地發(fā)射和接收數(shù)據(jù)，使得無(wú)線通信的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、分析方法、調(diào)制、編碼、信道估計(jì)、檢測(cè)、多址方式等各個(gè)方面都面臨著挑戰(zhàn)。 本論文在國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究工作的基礎(chǔ)上，針對(duì)MIMO無(wú)線通信系統(tǒng)所涉及的

2、若干關(guān)鍵理論與技術(shù)進(jìn)行了深入研究，特別是在MIMO信道容量理論、MIMO檢測(cè)算法、基于MIMO-OFDM系統(tǒng)的碼分多址技術(shù)、自適應(yīng)傳輸技術(shù)、差分空時(shí)編碼技術(shù)等方面取得了較大研究進(jìn)展。 在MIMO信道容量理論方面，本論文的研究成果主要包括以下兩個(gè)方面：一是給出了MIMO信道容量及其漸近界的簡(jiǎn)單閉合的計(jì)算公式；二是提出了一種信道容量的非平穩(wěn)分析方法，并且利用該算法分析得到了時(shí)變MIMO信道的容量極限。上述研究成果對(duì)MIMO系統(tǒng)的理論

3、研究和實(shí)際應(yīng)用具有重要的指導(dǎo)意義。 在MIMO檢測(cè)算法方面，本論文提出了3種新型的高效檢測(cè)算法。前兩種算法是傳統(tǒng)的貝爾實(shí)驗(yàn)室垂直分層空時(shí)結(jié)構(gòu)(V-BLAST)檢測(cè)算法的兩種快速算法，這兩種算法在保持性能不變的同時(shí)，復(fù)雜度低于現(xiàn)有的其它同類算法；第三種算法是最優(yōu)的最大似然算法的簡(jiǎn)化算法，盡管它的計(jì)算復(fù)雜度非常低而且很穩(wěn)定，但性能卻接近最大似然檢測(cè)算法的性能，而且還可采用并行計(jì)算方法大幅度提高處理速度。 在基于MIMO-OF

4、DM系統(tǒng)的碼分多址技術(shù)方面，本論文首先引入了一種廣義的碼分多址系統(tǒng)框架——空時(shí)頻擴(kuò)展碼分多址(STFS-CDMA)；然后推導(dǎo)出了適用于STFS-CDMA系統(tǒng)的三種MMSE檢測(cè)器；并且提出了一種新型的擴(kuò)展碼——雙正交碼。在STFS-CDMA系統(tǒng)中采用雙正交碼能夠有效地獲得空間、時(shí)間和頻率分集，平衡各用戶的性能，從而大幅度增強(qiáng)整個(gè)多用戶系統(tǒng)性能。 在用于MIMO或MIMO-OFDM系統(tǒng)的自適應(yīng)傳輸技術(shù)方面，本論文提出了兩種高效的自適

5、應(yīng)傳輸技術(shù)：一是提出了一種適用于MIMO-OFDM系統(tǒng)的簡(jiǎn)單、有效的自適應(yīng)傳輸方案，該方案能夠在保證系統(tǒng)性能不顯著下降的前提下，極大地降低自適應(yīng)傳輸所需的計(jì)算復(fù)雜度；二是基于牛頓優(yōu)化算法提出了一種最小化MIMO系統(tǒng)誤比特率的最優(yōu)迭代功率分配算法及其簡(jiǎn)化算法。 在差分空時(shí)編碼技術(shù)方面，本文還提出了一種新型的差分空時(shí)編碼——差分空時(shí)塊對(duì)角碼。采用這種編碼方案，可構(gòu)造出適用于不同發(fā)射天線數(shù)目的高性能差分空時(shí)對(duì)角碼。由于具有特殊的正交結(jié)