MIMO天线选择技术研究

论文摘要

多输入多输出MIMO(Multiple Input Multiple Output)技术是无线移动通信领域智能天线技术的重大突破,能够成倍的提高系统的容量和频谱利用率,受到广泛关注。系统性能的提高得益于发送端和接收端采用的多天线配置,但是这种配置方式要求相应的配备多个射频链路,使得系统成本明显提高,同时加大了系统配置和维护的难度。天线选择技术其核心思想是从所有天线中选择部分性能优越的发送天线或接收天线进行传输或接收,用相对较少的收发射频链路支持较多的天线,从而使系统不再完全受射频成本的限制,同时也降低系统的复杂度。本文提出了一种基于近似平均信噪比门限的控制速率的天线选择算法,根据接收信号的近似平均处理后信噪比来决定每根的天线的激活和关闭。在保证天线选择后系统的误码率低于目标误码率的同时,使系统频谱效率最大化。对于保持传输速率不变的MIMO系统,提出一种简化的基于QR分解的天线选择,调整发射天线的数目和星座,保证系统传输速率不变的同时,不管是在平衰落信道还是相关衰落信道下,都极大改善了系统的向量符号错误率性能。在简化的基于QR分解的天线选择算法中,最核心的部分就是求信道矩阵的QR分解的上三角阵R的对角元,在实现时有三种方法可以用来求R的对角元:QR分解、Cholesky分解、改进的平方根法。本文分析了三种算法实现的复杂度,并进行了定点仿真,比较了三种方法求R的对角元的定点误差,以及定点天线选择的误码率性能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 移动通信系统的发展历史与演进
• 1.2 MIMO 技术出现的背景
• 1.3 空间复用系统
• 1.4 空间复用系统的天线选择技术
• 1.5 论文的主要研究内容和组织结构
• 第二章 MIMO 及其相关技术概述
• 2.1 MIMO 系统模型
• 2.2 MIMO 系统的容量
• 2.2.1 发射端未知信道信息
• 2.2.2 发射端已知信道信息
• 2.3 空间复用常用检测算法
• 2.3.1 线性接收机
• 2.3.2 极大似然接收机
• 2.3.3 V-BLAST 接收机
• 2.4 MIMO 系统的信道模型
• 2.4.1 无线信道的数学模型
• 2.4.2 相关信道模型
• 2.5 本章小结
• 第三章 MIMO 系统中的天线选择
• 3.1 天线选择的必要性
• 3.2 天线选择算法概述
• 3.2.1 基于最大信道容量的算法
• 3.2.2 基于最小误码率的天线选择
• 3.3 控制速率的天线选择
• 3.3.1 基于信噪比门限的控制速率天线选择
• 3.3.2 一种新的基于近似平均信噪比门限的控制速率天线选择
• 3.3.3 数值仿真
• 3.4 基于QR 分解的天线选择
• 3.4.1 系统模型
• 3.4.2 一种简化的基于QR 分解的天线选择
• 3.4.3 数值仿真
• 3.5 本章小结
• 第四章 简化的基于QR 分解的天线选择的定点仿真
• 4.1 求R 的对角元的方法
• 4.2 三种分解的数值计算算法
• 4.2.1 QR 分解的数值计算
• 4.2.2 Cholesky 分解的数值计算
• 4.2.3 改进的平方根法的数值计算
• 4.3 定点运算
• 4.4 牛顿-拉弗逊法
• 4.5 定点仿真
• 4.6 本章小结
• 第五章 总结
• 致谢
• 参考文献
• 硕士研究生期间取得的研究成果
• 个人简历