多輸入多輸出(Multiple Input Multiple Output,MIMO)技術(shù)有效改善信號(hào)傳輸性能,是下一代無線通信領(lǐng)域中所研究關(guān)鍵技術(shù)之一,空時(shí)編碼技術(shù)和波束形成技術(shù)在實(shí)際通信環(huán)境中是改善信號(hào)質(zhì)量的兩種有效手段,均可提高無線通信系統(tǒng)的可靠性和數(shù)據(jù)傳輸率。同時(shí),中繼協(xié)作轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)能夠有效的延長(zhǎng)通信距離,擴(kuò)大通信系統(tǒng)覆蓋面積,還能夠?qū)箶?shù)據(jù)傳輸過程中的各種衰落,是當(dāng)前研究的熱門技術(shù)之一。本論文結(jié)合MIMO和中繼協(xié)作轉(zhuǎn)發(fā)的優(yōu)勢(shì),構(gòu)造出中繼協(xié)作模型并在中繼端進(jìn)行軟信息協(xié)作轉(zhuǎn)發(fā),提出收發(fā)端之間并行多中繼的估計(jì)轉(zhuǎn)發(fā)方案和互信息轉(zhuǎn)發(fā)方案,并在目的端對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行檢測(cè),找到最佳檢測(cè)方案,最后通過廣義信噪比分析所提出方案的性能。本文的主要研究工作具體如下:(1)介紹了MIMO及協(xié)作通信理論,重點(diǎn)介紹了空時(shí)編碼和波束形成兩種技術(shù)帶來的性能增益。通過分析MIMO技術(shù)和中繼協(xié)作轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)各自的優(yōu)勢(shì),建立無直達(dá)路徑下的協(xié)作MIMO系統(tǒng)模型,對(duì)中繼端接收信號(hào)采用傳統(tǒng)的放大方案和譯碼方案進(jìn)行協(xié)作轉(zhuǎn)發(fā),并對(duì)目的節(jié)點(diǎn)接收到的信號(hào)采用最大似然檢測(cè)(ML)、迫零檢測(cè)(ZF)、最小均方差檢測(cè)(MMSE)、二次規(guī)劃?rùn)z測(cè)(QP)四種方案檢測(cè),通過仿真分析各檢測(cè)方案的優(yōu)劣,確定二次規(guī)劃?rùn)z測(cè)是最佳檢測(cè)方案。(2)提出了適合波束形成技術(shù)的估計(jì)轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制。在基于MIMO軟信息轉(zhuǎn)發(fā)的基礎(chǔ)上,分析了在無直達(dá)路徑協(xié)作通信系統(tǒng)下利用中繼節(jié)點(diǎn)接收信號(hào)的條件數(shù)學(xué)期望構(gòu)造估計(jì)轉(zhuǎn)發(fā)函數(shù),推導(dǎo)出目的節(jié)點(diǎn)接收信號(hào)的表達(dá)式從而提出檢測(cè)方案,分析各種檢測(cè)方案的優(yōu)劣,找到合適的檢測(cè)方案。(3)提出了適合波束形成技術(shù)的互信息轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制。在基于MIMO軟信息轉(zhuǎn)發(fā)的基礎(chǔ)上,分析了在無直達(dá)路徑協(xié)作通信系統(tǒng)下利用中繼節(jié)點(diǎn)接收信號(hào)的條件互信息構(gòu)造互信息轉(zhuǎn)發(fā)函數(shù),推導(dǎo)出目的節(jié)點(diǎn)接收信號(hào)的表達(dá)式從而提出檢測(cè)方案,分析各種檢測(cè)方案的優(yōu)劣,找到合適的檢測(cè)方案。(4)將整個(gè)協(xié)作波束系統(tǒng)等效成只有收、發(fā)信號(hào)和乘性因子以及加性噪聲的傳輸系統(tǒng),計(jì)算各種檢測(cè)方案的廣義信噪比驗(yàn)證所提方案給系統(tǒng)帶來的增益。分析仿真結(jié)果表明,本論文所提出的估計(jì)轉(zhuǎn)發(fā)方案和互信息轉(zhuǎn)發(fā)方案兩種協(xié)作模式均能明顯改善無線通信系統(tǒng)的性能。
【學(xué)位單位】：山東師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TN919.3
【部分圖文】：

多輸入多輸出是一種用來表征多天線的通信系統(tǒng)模型，一個(gè)發(fā)送端具有多根天線發(fā)送信息，接收端也具有多根天線接收信息的無線通信系統(tǒng)就可以看成一個(gè)無線 MIMO系統(tǒng)，MIMO 系統(tǒng)可以明顯提高通信的質(zhì)量和速率。采用 MIMO 技術(shù)進(jìn)行無線通信可以提升通信系統(tǒng)的通信性能，提高傳輸信道的容量，擴(kuò)大無線通信系統(tǒng)的覆蓋面積，還能改善通信系統(tǒng)的可靠性，降低誤碼率。發(fā)送端通過多根天線發(fā)出多組數(shù)據(jù)流，數(shù)據(jù)流通過無線信道將信號(hào)傳輸給接收機(jī)，接收端將收到的信號(hào)分析解碼并解調(diào)為原信號(hào)。傳統(tǒng)的單輸入單輸出(SISO)系統(tǒng)收發(fā)端均僅有單根天線，收發(fā)端每次僅能進(jìn)行單一信號(hào)的交流。MIMO 系統(tǒng)發(fā)送端和接收端每次可以發(fā)送和接收多個(gè)信號(hào)，并將每個(gè)信號(hào)區(qū)分開，大大提高了無線信道的容量，同時(shí)，MIMO 系統(tǒng)無需增加帶寬和發(fā)送端信號(hào)發(fā)射功率就能改善頻譜利用率，且在對(duì)抗信道衰落上效果良好。

11圖 2-2 M N 4, R 1各種檢測(cè)算法性能比較圖 2-2 中可看出，ML 算法性能最優(yōu)，但其數(shù)據(jù)復(fù)雜度高，ZF、MMSE 算法實(shí)現(xiàn)比較簡(jiǎn)單但是性能相對(duì)較差，二次規(guī)劃算法能夠保證性能的同時(shí)大大降低數(shù)據(jù)運(yùn)算復(fù)雜度，能在復(fù)雜度和性能之間取得最佳折衷，從仿真結(jié)果來看，二次規(guī)劃?rùn)z測(cè)相對(duì)于 ZF、MMSE 在510 的 BER 可提供 8dB 的性能增益，在實(shí)際環(huán)境中實(shí)用性最佳。2.1.2 波束形成在通信系統(tǒng)中，當(dāng)散射較少、天線間距小于一半波長(zhǎng)，并且天線分布比較規(guī)整時(shí)，利用移動(dòng)空間陣列優(yōu)勢(shì)提高通信系統(tǒng)的系統(tǒng)容量的技術(shù)，即為波束形成技術(shù)。發(fā)射端每個(gè)陣元上每組信號(hào)以每個(gè)增益和相移傳輸

均勻線陣波束形成原理圖
【參考文獻(xiàn)】

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相關(guān)博士學(xué)位論文 前3條

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本文編號(hào)：2885531