收发多天线系统抗干扰研究

论文摘要

收发多天线技术又称MIMO技术。该技术在发射端和接收端都采用多副天线。无线信道的多径现象对于普通无线系统是极为有害的因素,收发多天线技术却能够利用多径现象并将其变为有利因素,成倍地提高频谱效率,改善通信可靠性。它被认为是现代无线通信的一个重大突破和下一代无线通信必须采用的一个关键技术(3G和B3G)。然而,很多情况下,收发多天线系统会受到无线信道中各种干扰的影响,无法达到预期的性能,甚至系统可能无法正常通信。在收发多天线系统抗干扰的研究领域,相关的文献相对较少,尚有大量问题未得到很好地解决。因此,研究收发多天线系统抗干扰问题是十分重要的。本论文描述了作者在收发多天线系统的抗干扰技术方面的一些研究结果。论文的主要内容可以分为下面三个部分。在第一部分内容中,首先针对无干扰情况下的收发多天线系统,阐述了收发多天线系统的一些基本内容,其中包括系统的输入输出关系,空时分组码的发送和接收,以及信道建模的方法。然后针对存在干扰情况下的收发多天线系统,将干扰部分考虑进来,阐述存在干扰条件的下系统的输入输出关系,空时分组码的发送和接收,以及信道建模的方法。其次,分析干扰环境下收发多天线系统的信道容量。理论分析和仿真实验的结果显示:当强干扰源个数大于或等于接收天线数目时,信道容量接近于零,表明此时系统无法通过信号处理手段实现可靠传输;而当强干扰源个数小于接收天线数目时,信道容量仍然可以有显著的提高,表明此时系统可以采取一定的抗干扰措施对抗强干扰的影响,实现可靠传输。在仿真实验中,还进一步研究了天线相关性对信道容量的影响。最后,给出了三种收发多天线系统的干扰抑制方法,分别是基于最大似然准则的干扰抑制方法,基于噪声子空间投影的干扰抑制方法以及基于最大似然准则的干扰抑制方法。随后的用理论推导和仿真实验的方法研究了三种干扰抑制方法的性能。结果显示三种方法均能有效地抑制干扰,明显的改善系统的性能。仿真部分还研究了干扰信号的主要参数对上述干扰抑制方法误码性能的影响。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 通信系统中的干扰信号
• 1.2 通信抗干扰技术研究概述
• 1.2.1 扩频技术
• 1.2.2 自适应阵列天线技术
• 1.3 收发多天线系统现状及收发多天线系统抗干扰概述
• 1.4 论文的研究内容及结构
• 第二章 干扰环境下的收发多天线系统
• 2.1 本章引言
• 2.2 无干扰环境下的收发多天线系统
• 2.2.1 系统信道的输入输出关系
• 2.2.2 空时分组码
• 2.2.2.1 空时编码概述
• 2.2.2.2 空时分组码
• 2.2.3 信道模型
• 2.2.3.1 Rayleigh 信道的一般衰落模型
• 2.2.3.2 Rayleigh 信道的Kronecker 模型
• 2.2.3.3 Rician 信道衰落模型
• 2.3 干扰环境下的收发多天线系统
• 2.3.1 系统信道的输入输出关系
• 2.3.2 干扰环境下空时分组码
• 2.3.3 信道模型
• 2.3.3.1 Rayleigh 衰落信道的一般模型
• 2.3.3.2 Rayleigh 衰落信道的Kronecker 模型
• 2.3.3.3 Rician 信道衰落模型
• 2.4 本章小结
• 第三章 干扰环境下收发多天线系统的信道容量
• 3.1 本章引言
• 3.2 无干扰环境下收发多天线系统的信道容量
• 3.2.1 确定性信道的信道容量
• 3.2.2 随机性信道的信道容量
• 3.3 干扰环境下收发多天线系统的信道容量
• 3.3.1 确定性信道的信道容量
• 3.3.1.1 发射端已知信道状态信息
• 3.3.1.2 发射端已知信道状态信息
• 3.3.2 随机性信道的信道容量
• 3.3.2.1 遍历信道容量
• 3.3.2.2 中断信道容量
• 3.3.3 强干扰环境下的信道容量
• 3.4 性能仿真和结论
• 3.5 本章小结
• 第四章 收发多天线系统的干扰抑制
• 4.1 本章引言
• 4.2 干扰抑制方法的原理
• 4.2.1 基于最大似然准则的干扰抑制方法
• 4.2.1.1 基于最大似然准则的干扰抑制的基本算法
• 4.2.1.2 基本算法的简化
• 4.2.1.3 干扰状态估计和有用信号信道状态估计
• 4.2.2 基于噪声子空间投影的干扰抑制方法
• 4.2.3 基于最小均方差准则的干扰抑制方法
• 4.3 误码性能分析与仿真
• 4.3.1 各种干扰抑制方法的性能分析
• 4.3.1.1 基于最大似然准则的干扰抑制方法
• 4.3.1.2 基于噪声子空间投影的干扰抑制方法
• 4.3.2 性能仿真和结论
• 4.4 本章小结
• 第五章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间的研究成果