MIMO系統(tǒng)中天線選擇算法的研究.pdf

1、隨著無線通信系統(tǒng)業(yè)務(wù)需求的發(fā)展，無線通信系統(tǒng)已經(jīng)從單純的語音服務(wù)向圖像、視頻、數(shù)據(jù)等多媒體方向全面發(fā)展。豐富的媒體內(nèi)容引發(fā)了高速接入的需求。接近Gbps的高速無線通信系統(tǒng)在日益發(fā)展的無線局域網(wǎng)(WLAN：Wireless Local Area Networks)中引起了人們極大的興趣，未來家庭視聽網(wǎng)絡(luò)需要支持多種高速高清晰電視(HDTV：Hign-Definition Television)系統(tǒng)，這也大概需要上Gbps的速率。這么高的傳

2、輸速率對有限的無線頻譜資源來說是一個極大的挑戰(zhàn)，從信息論角度的研究表明：在發(fā)送端和接收端同時(shí)使用多根天線的多輸入多輸出(MIMO：Multiple-Input-Multiple-Output)系統(tǒng)可以大大增加無線通信系統(tǒng)的容量，并可以有效改善系統(tǒng)的性能，非常適合3G、4G無線通信系統(tǒng)中高速業(yè)務(wù)的要求。因而，MIMO技術(shù)成為下一代無線通信領(lǐng)域中的熱門技術(shù)。 MIMO系統(tǒng)可以同時(shí)提供復(fù)用和分集增益?？臻g復(fù)用增益一直以來被認(rèn)為是MIM

3、O通信系統(tǒng)帶來的最大好處，空間復(fù)用通過擴(kuò)展信道維數(shù)，在不增加額外功率和浪費(fèi)額外帶寬的情形下，可以提供與天線個數(shù)成線性比例的容量增長。這大大增強(qiáng)了頻譜利用率?？臻g復(fù)用通過分層空時(shí)碼來實(shí)現(xiàn)，目前有D-BLAST，V-BLAST及H-BLAST等方案。 分集技術(shù)是一種有效對抗無線鏈路衰弱的技術(shù)。分集技術(shù)主要依賴于信號在多條獨(dú)立衰弱路徑(包括時(shí)間，頻率和空間)中的傳播，其中，空間(也叫天線)分集技術(shù)比起頻率和時(shí)間分集技術(shù)更為優(yōu)越，主要是

4、空間分集技術(shù)在傳輸時(shí)間和帶寬上沒有帶來任何其他開銷。分集增加了傳輸可靠率，可以帶來服務(wù)質(zhì)量的提高。假設(shè)MIMO信道有MTMR條獨(dú)立衰弱路徑，并且傳輸信號可以被合理構(gòu)建，那么接收機(jī)可以利用收到的信號得到相比于單輸入單輸出系統(tǒng)(SISO：Single-Input-Single-Output)更低的能量衰變并且獲得MTMR的分集增益。發(fā)射機(jī)在信道狀態(tài)信息未知的情形下也能夠利用分集增益，這個時(shí)候需要對發(fā)送端信號合理設(shè)計(jì)和發(fā)送，這種對應(yīng)的技巧就被

5、稱為空時(shí)編碼。目前研究較多的有空時(shí)分組碼(STBC：Space-Time Block Code)和空時(shí)格碼(STTC：Space-Time Trellis Code)。 目前，MIMO系統(tǒng)的研究主要分布在信息論和編碼研究、天線子集選擇、天線設(shè)計(jì)和信道模型研究、MIMO-OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)、發(fā)射預(yù)編碼、多用戶MIMO理論和編碼技術(shù)等領(lǐng)域。本論文主要工作集

6、中在MIMO系統(tǒng)中天線選擇算法的研究上。 論文首先從理論上分析和比較了各種空時(shí)碼對MIMO系統(tǒng)性能的影響，并用仿真圖進(jìn)行了驗(yàn)證；接著介紹了最大比合并算法、選擇比合并算法，研究了采用ZF(Zero-Forcing)均衡器在發(fā)射端進(jìn)行天線選擇可以降低系統(tǒng)計(jì)算量，推導(dǎo)了在滿足一定條件下，進(jìn)行天線選擇的分集增益和不進(jìn)行選擇的相同，并用仿真圖證明了接收分集和發(fā)射分集的等效性；由于天線選擇能夠在性能損失很少的情況下大幅度降低射頻成本和系統(tǒng)復(fù)