本文選題：MIMO系統(tǒng)　切入點：統(tǒng)計型QoS保障　出處：《西安電子科技大學》2014年博士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：在當今移動互聯(lián)網(wǎng)蓬勃發(fā)展的時代，，人們對無線通信系統(tǒng)的服務質(zhì)量(QoS)提出了更高的要求。如何利用日益緊張的頻譜資源來保障不斷增長的多媒體業(yè)務，成為了無線通信領域的研究熱點。多輸入多輸出(MIMO)技術通過在收發(fā)兩端配置多根天線獲得了額外的空間自由度增益，能夠在不增加帶寬和發(fā)射功率的條件下，極大的提升通信系統(tǒng)的信道容量和可靠性，該技術也成為第四代移動通信(4G)的主要物理層傳輸技術之一。然而，由于無線信道的隨機時變特性，在無線通信系統(tǒng)中為多媒體業(yè)務提供確定型QoS保障(Deterministic QoS Guarantees)是難以實現(xiàn)的，因此本文基于有效容量理論研究了MIMO系統(tǒng)中的統(tǒng)計型QoS保障(StatisticalQoS Guarantees)技術。論文的主要貢獻概括為以下幾個方面： 1.針對存在信道相關性的MISO系統(tǒng)，分別在Nakagami-m衰落和Rician衰落下推導得出了系統(tǒng)有效容量的閉合表達式。通過蒙特卡羅仿真驗證了理論分析的結論，并分析了收發(fā)天線配置、空間相關程度、QoS需求以及信道衰落強度對有效容量的影響。 2.針對采用MRT/MRC傳輸方案的MIMO系統(tǒng)，首先推導得出了固定功率分配策略下系統(tǒng)有效容量的閉合表達式；隨后在可變功率分配策略下，給出了最優(yōu)的功率分配策略并推導得出了該策略下系統(tǒng)中斷概率和有效容量的閉合表達式。蒙特卡羅仿真驗證了理論分析的結論，并表明最優(yōu)功率分配策略可以顯著的提高系統(tǒng)的統(tǒng)計型QoS保障能力。 3.針對采用TAS/MRC傳輸方案的MIMO系統(tǒng)，首先給出了系統(tǒng)接收信噪比的概率密度函數(shù)表達式，并據(jù)此推導得出了固定功率分配策略下系統(tǒng)有效容量的閉合表達式；接著在發(fā)射功率可變的情況下，給出了最優(yōu)的功率分配策略并推導得出了該策略下系統(tǒng)中斷概率和有效容量的閉合表達式；理論分析和蒙特卡羅仿真表明最優(yōu)功率分配策略顯著的提升了系統(tǒng)的統(tǒng)計型QoS保障能力。 4.針對采用MRT/MRC傳輸方案的MIMO雙跳譯碼轉(zhuǎn)發(fā)中繼系統(tǒng)，首先給出了最優(yōu)接收信噪比的表達式，并在此基礎之上推導得出了系統(tǒng)中斷概率的閉合表達式；隨后分別推導得出了系統(tǒng)在M-PAM、M-QAM、M-PSK和M-PSK調(diào)制下的平均誤比特率的閉合表達式；最后推導得出了未調(diào)制系統(tǒng)的有效容量的閉合表達式。通過蒙特卡羅仿真驗證了理論分析的結論，仿真結果表明MRT/MRC傳輸方案在中斷概率、平均誤比特率以及統(tǒng)計型QoS保障等方面都極大的提升了系統(tǒng)的性能。
[Abstract]:In the vigorous development of the mobile Internet era, people on the quality of service of wireless communication system (QoS) has put forward higher requirements. How to make use of increasingly scarce spectrum resources to protect the growing multimedia services, has become a research hotspot in the field of wireless communication. Multi input multi output (MIMO) technology can obtain space gain additional degrees of freedom in the transmitter with multiple antennas, can not increase the bandwidth and transmitting power conditions, channel capacity and enhance the reliability of communication system greatly, this technology has become the fourth generation mobile communication (4G) is one of the main physical layer transmission technology. However, due to the time-varying characteristics of wireless channel and for multimedia services in wireless communication systems to provide deterministic QoS guarantee (Deterministic QoS Guarantees) is difficult to achieve, so this paper based on the theory of effective capacity of MIMO The statistical QoS support (StatisticalQoS Guarantees) technology in the system. The main contributions of this paper are summarized in the following aspects:
1. for MISO systems with channel correlation, fading derived the closed form expressions of the effective capacity of the system in Nakagami-m fading and Rician. Through Monte Carlo simulation to verify the theoretical results, and the analysis of the antenna configuration, the spatial correlation degree, the effect of fading intensity on the effective capacity of the QoS channel and demand.
2. for MIMO systems using MRT/MRC transmission scheme, firstly deduces the fixed power allocation strategy under the closed expression of the effective capacity of the system; then the variable power distribution strategy, gives the optimal power allocation strategy and derive the closed form expressions of the outage probability and effective capacity strategy system. Monte Carlo simulation to verify the theoretical analysis the conclusion, and statistics show that QoS can significantly improve the protection ability of system optimal power allocation strategy.
3. for MIMO systems using TAS/MRC transmission scheme, the system signal-to-noise probability density function expression ratio is given first, and then deduces the fixed power allocation strategy under the closed expression of the effective capacity of the system; then the transmit power is variable, gives the optimal power allocation strategy and derive the closed form expressions the outage probability and effective capacity of the system; theoretical analysis and Monte Carlo simulation shows that the optimal power allocation strategy is significant to improve the statistical QoS guarantee system.
4. for the MRT/MRC transmission scheme of MIMO dual hop decode and forward relay system, the expression of the optimal reception SNR is given first, and based on the derived closed form expressions of probability of system outage; then deduces the system in M-PAM, M-QAM, M-PSK and M-PSK modulation of the average bit error rate of the closed expression finally; derived the closed form expressions of effective capacity without modulation system. Through Monte Carlo simulation to verify the theoretical results, the simulation results show that the MRT/MRC transmission scheme in the outage probability, average bit error rate and the statistical QoS guarantee greatly enhance the performance of the system.

【學位授予單位】：西安電子科技大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TN919.3

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