宽带移动通信中自适应MIMO-SCFDE系统的研究

论文摘要

MIMO-OFDM和MIMO-SCFDE是宽带无线通信系统中物理层传输的主要支撑技术,将MIMO和分块传输技术结合既可以通过MIMO技术提高数据传输速率又可以通过分块传输技术使得系统均衡简单并且能够有效对抗频率选择性衰落。发射端利用信道状态信息的自适应技术,通过自适应地改变发送策略可以更好地使用信道,提高信息传输速率或系统性能。信道状态信息的获取通常是在接收端,需要反馈给发射端,在MIMO和分块传输技术结合的系统中,反馈信息量随着天线个数以及载波数目的增加而快速增加。文中介绍了现有MIMO-OFDM系统中减小回传的自适应技术,但是这些技术仍然只适用于静态或者准静态环境,对快变信道的适应性比较差。文中还介绍了基于频域子信道选择的自适应MIMO-SCFDE系统,相应的算法是在静态环境中给出的。随着宽带无线移动通信的发展,人们对移动环境下通信系统的性能要求越来越高,在室外车速MIMO宽带无线环境中,大量的反馈信息需要频繁地回传,给通信系统带来了严重的负担。本文将结合车速移动环境中对自适应传输技术的要求,以MIMO-SCFDE在静态环境中的自适应算法为基础,提出车速移动环境下MIMO-SCFDE预编码单一秩的自适应算法,其中包括MIMO-SCFDE中信道秩和频域子信道的自适应选取准则以及自适应回传信息的更新策略。仿真结果表明,该算法能够满足系统要求的误码性能,其反向回传速率低,并且有一定的抗反馈时延能力。进一步,针对在4×4MIMO-SCFDE预编码单一秩系统中,选取的可用发射天线个数通常为2或3,本文提出了一种进一步提高频谱利用率的方法,能够在保证系统性能的前提下,更充分利用接收分集带来的增益。最后,考虑到在2×2MIMO-SCFDE系统中,选取秩一时其信道容量不能得到充分利用,达到系统要求的误比特性能时功率通常仍有一定的浪费,提出在预编码单一秩MIMO-SCFDE系统中采用Bit-loading算法,采用两种不同的调制方式,通过调节不同时域点上采用的两种调制方式的个数,更充分利用信道的传输能力,提高频谱利用率。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 符号说明
• 第一章 绪论
• 1.1 移动宽带通信技术发展概述
• 1.2 问题的提出
• 1.3 论文安排
• 第二章 移动无线信道
• 2.1 无线信道概述
• 2.2 宽带无线信道的衰落分类
• 2.2.1 时间选择性衰落
• 2.2.2 频率选择性衰落
• 2.2.3 空间选择性衰落
• 2.3 衰落信道模型
• 2.4 MIMO无线信道模型
• 第三章 多天线宽带系统及其自适应技术
• 3.1 MIMO和分块传输技术概述
• 3.1.1 MIMO技术概述
• 3.1.2 基于CP的分块传输技术概述
• 3.2 MIMO与分块传输技术的结合
• 3.2.1 MIMO接收机的均衡技术
• 3.2.2 MIMO-SCFDE系统的信号处理过程
• 3.3 MIMO系统中自适应技术的研究
• 3.3.1 MIMO-OFDM系统中基于有限反馈的自适应算法
• 3.3.2 MIMO-SCFDE系统中的自适应算法
• 第四章 时变信道中的自适应MIMO-SCFDE系统
• 4.1 车速移动宽带无线通信环境对自适应传输的要求
• 4.2 预编码单一秩MIMO-SCFDE用于车速移动宽带环境
• 4.2.1 车速移动宽带环境下MIMO-SCFDE的自适应策略
• 4.2.2 系统模型及工作过程
• 4.2.3 系统仿真结果和性能分析
• 4.3 进一步提高频谱利用率的MIMO-SCFDE自适应算法研究
• 4.3.1 实现方法
• 4.3.2 仿真结果
• 4.4 车速移动环境中MIMO-SCFDE系统Bit-loading算法
• 4.4.1 问题的提出
• 4.4.2 MIMO-SCFDE中Bit-loading算法
• 4.4.3 仿真结果
• 第五章 总结和展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 学位论文评阅及答辩情况表