WiMAX系统中MIMO分集与复用的自适应切换

论文摘要

WiMAX(Worldwide Interoperability Microwave Access)是基于IEEE802.16标准的新一代宽带无线接入系统,因具有传输速率高,覆盖范围大,抗衰落能力强等优点,而受到了广泛的青睐,目前已处于商用阶断,并且具有美好的前景。MIMO技术作为WiMAX物理层的一项关键技术,对WiMAX的传输速率和抗衰落能力的提高起到了至关重要的作用,因此研究WiMAX系统的MIMO应用是一个非常有意义的课题。本文的研究主要集中在WiMAX系统中MIMO分集与复用的自适应转换,分集和复用是MIMO应用的两种方式,复用与分集相比,传输速率快、系统容量大,但损失了相当一部分分集增益,可靠性有所下降。分集虽有较高的可靠性和接收信噪比,却以牺牲系统的传输速率和系统容量为代价,二者之间是相互矛盾的,如何合理利用复用与分集来最大限度获得系统增益非常值得深入探讨。论文首先介绍了WiMAX与MIMO的发展与前景,然后在第二章中阐述了WiMAX的一些关键技术以及MIMO的信道模型,并对MIMO系统的容量进行了分析,在第三章中详细介绍了分集和复用两种方式的原理和应用,接着介绍了现有的两种分集和复用自适应切换的算法,但是这些方案都只单独考虑了可靠性和传输速率的其中一个方面,没有把可靠性和传输速率综合起来考虑,而在实际的通信环境中,不同的环境下会侧重于可靠性和传输速率的其中一个方面。本文根据频谱资源利用情况及信道条件提出了一种新的分集与复用的自适应切换算法,对不同情况下的可靠性和传输速率两个方面进行了综合考虑,对并对其进行仿真,并且与MIMO分集方式及MIMO复用方式进行了比较,说明了新提出的MIMO的自适应切换算法的性能及优势。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 WIMAX的发展与前景
• 1.1.1 WIMAX的背景及优势
• 1.1.2 WiMAX在中国的美好未来
• 1.2 MIMO技术的背景和发展
• 1.3 WiMAX 对 MIMO 的支持
• 1.4 论文的主要研究内容和文章结构
• 第二章 WiMAX 及 MIMO 技术的概述
• 2.1 IEEE802.16无线接入标准
• 2.2 WiMAX 系统采用的关键技术
• 2.2.1 OFDM和OFDMA技术
• 2.2.2 MIMO技术
• 2.2.3 自适应调制编码（AMC）
• 2.2.4 混合自动重传（HARQ）
• 2.3 MIMO系统信道模型
• 2.4 MIMO信道的容量
• 2.4.1 平均功率分配的MIMO信道容量
• 2.4.2 注水功率分配方案MIMO信道容量
• 2.5 本章小结
• 第三章 WiMAX 中 MIMO 的分集模式和复用模式
• 3.1 分集技术和空时分组编码
• 3.1.1 分集技术
• 3.1.2 空时分组编码
• 3.2 空间复用与分层空时码
• 3.2.1 空间复用
• 3.2.2 分层空时码BLAST
• 3.3 分集和复用的结合
• 3.3.1 分集和复用的折衷
• 3.3.2 分集和复用的自适应转换概述
• 3.4 本章小结
• 第四章 分集和复用的自适应切换方案
• 4.1 固定数据传输速率的自适应切换算法
• 4.1.1 分集性能分析
• 4.1.2 空间复用性能分析
• 4.1.3 固定数据速率自适应切换判决准则
• 4.1.4 固定数据速率自适应切换算法的性能仿真
• 4.2 最大吞吐量的MIMO自适应切换算法
• 4.2.1 分集方式的吞吐量
• 4.2.2 复用方式的吞吐量
• 4.2.3 基于吞吐量的自适应切换的判决准则
• 4.2.4 基于吞吐量的自适应切换算法的性能仿真
• 4.3 带宽资源信道切换算法
• 4.3.1 带宽资源的使用
• 4.3.2 信道的质量
• 4.3.3 各子信道的独立性
• 4.3.4 带宽资源信道切换算法流程
• 4.3.5 带宽资源信道切换算法的性能仿真
• 4.4 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 致谢
• 缩略语
• 参考文献
• 论文发表