本文關(guān)鍵詞：MIMO通信系統(tǒng)波束形成與天線選擇研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：無(wú)線通信技術(shù)是當(dāng)今世界快速發(fā)展和最具活力的行業(yè)之一。隨著無(wú)線用戶的增長(zhǎng),出現(xiàn)了諸如高數(shù)據(jù)率、高頻譜效率以及高能量效率等關(guān)鍵性挑戰(zhàn)。面對(duì)這些挑戰(zhàn)的有效解決方案是應(yīng)用大規(guī)模多天線系統(tǒng)和中繼轉(zhuǎn)發(fā),但與此同時(shí),為了節(jié)省射頻單元的高昂費(fèi)用以及硬件復(fù)雜度且保持或提高系統(tǒng)的相關(guān)性能,聯(lián)合波束形成與天線選擇技術(shù)是具有前景的研究課題。這是因?yàn)椴ㄊ纬墒歉鶕?jù)已知信道狀態(tài)信息并通過(guò)一系列的加權(quán),從而使得該系統(tǒng)能到相關(guān)性能提升,同時(shí)運(yùn)用天線選擇技術(shù)可以在非大量性能損失的前提下更大的節(jié)省不必要的能源開(kāi)支。本文將圍繞MIMO通信系統(tǒng)中波束形成與天線選擇的算法進(jìn)行研究,主要研究?jī)?nèi)容如下:首先,對(duì)現(xiàn)有經(jīng)典的天線選擇技術(shù)與波束形成技術(shù)進(jìn)行了概要的介紹、仿真以及對(duì)比各算法的優(yōu)勢(shì)和缺點(diǎn),即對(duì)現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行總結(jié)。接著,分別在大規(guī)模MIMO通信系統(tǒng)、單向放大轉(zhuǎn)發(fā)MIMO中繼通信系統(tǒng)、雙向譯碼轉(zhuǎn)發(fā)MIMO中繼通信系統(tǒng)中提出了對(duì)應(yīng)的波束形成與天線選擇的方案。盡管傳輸、接收波束形成技術(shù)在通常規(guī)模的MIMO中應(yīng)用甚廣,但在大規(guī)模的MIMO通信系統(tǒng)中,學(xué)者們對(duì)波束形成技術(shù)研究甚少,即便如此,大多也只關(guān)注于接收波束形成。本文將在大規(guī)模MIMO中提出一種聯(lián)合發(fā)射天線選擇和波束形成技術(shù)。從大量仿真結(jié)果的比較,進(jìn)一步說(shuō)明了本文提出的方案在系統(tǒng)容量、可達(dá)速率、輸出信噪比、條件錯(cuò)誤對(duì)概率上都具有良好的性能。在MIMO中繼通信中,現(xiàn)有文獻(xiàn)優(yōu)化目標(biāo)通常是單單關(guān)注于最大化信道容量或是最大化信噪比,本文將在單向放大轉(zhuǎn)發(fā)MIMO中繼通信系統(tǒng)上提出一種能量效率的天線選擇和波束形成方案。所提出算法可以聯(lián)合優(yōu)化傳輸功率、可激活天線數(shù)目和選擇天線子集,另外,推導(dǎo)了能量效率倒數(shù)曲線的累積分布函數(shù)用來(lái)驗(yàn)證仿真結(jié)果。傳統(tǒng)上,學(xué)者們?cè)陔p向譯碼轉(zhuǎn)發(fā)MIMO中繼通信系統(tǒng)中通常假設(shè)中繼節(jié)點(diǎn)與兩源節(jié)點(diǎn)是等距離情況,然而面對(duì)非對(duì)稱情況,本文提出一種分步的波束形成與天線選擇算法。第一步,運(yùn)用了非迭代的簡(jiǎn)便算法來(lái)進(jìn)行天線選擇從而降低RF鏈路的高昂消費(fèi)。第二步,修正的波束形成策略可以用來(lái)抵抗非對(duì)稱情況。大量的仿真結(jié)果驗(yàn)證了本文方案在面對(duì)非對(duì)稱情況下的優(yōu)秀性能,在對(duì)稱情況下的性能是相當(dāng)?shù)�。最�?文末對(duì)本論文進(jìn)行了總結(jié),提出了文本的優(yōu)勢(shì)以及不足之處。對(duì)未來(lái)可研究的項(xiàng)目進(jìn)行了展望。
【關(guān)鍵詞】：多輸入多輸出 中繼 天線選擇 波束形成 能量效率
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN919.3;TN820
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-15
• 第一章 緒論15-20
• 1.1 研究背景15-17
• 1.2 MIMO無(wú)線通信系統(tǒng)中天線選擇技術(shù)17-18
• 1.3 MIMO無(wú)線通信系統(tǒng)中波束形成技術(shù)18-19
• 1.4 論文大綱19-20
• 第二章 MIMO無(wú)線通信系統(tǒng)模型和性能參數(shù)20-25
• 2.1 MIMO系統(tǒng)模型20-21
• 2.2 MIMO中繼系統(tǒng)模型21-22
• 2.3 性能相關(guān)參數(shù)22-24
• 2.3.1 信道容量22-23
• 2.3.2 信噪比23
• 2.3.3 誤碼率23-24
• 2.3.4 中斷概率24
• 2.4 本章小結(jié)24-25
• 第三章 經(jīng)典天線選擇算法和波束形成算法25-35
• 3.1 經(jīng)典的天線選擇算法25-30
• 3.1.1 窮搜法25-26
• 3.1.2 遞增法26-28
• 3.1.3 Frobenius范數(shù)法28
• 3.1.4 隨機(jī)法28-29
• 3.1.5 特征值估計(jì)法29
• 3.1.6 經(jīng)典天線選擇算法比較29-30
• 3.2 經(jīng)典的波束形成算法30-34
• 3.2.1 MRT/MRC30
• 3.2.2 SDT/SDC30-32
• 3.2.3 EGT/EGC32-33
• 3.2.4 經(jīng)典波束形成算法比較33-34
• 3.3 本章小結(jié)34-35
• 第四章 大規(guī)模MIMO通信中聯(lián)合傳輸天線選擇與波束形成算法35-51
• 4.1 大規(guī)模MIMO通信系統(tǒng)模型36-38
• 4.2 聯(lián)合傳輸天線選擇和波束形成算法38-41
• 4.3 算法描述41-42
• 4.4 性能分析42-45
• 4.4.1 累積分布函數(shù)42-43
• 4.4.2 條件錯(cuò)誤對(duì)概率43-45
• 4.5 仿真結(jié)果45-50
• 4.6 總結(jié)50-51
• 第五章 綠色MIMO中繼通信中能量效率的天線選擇51-68
• 5.1 MIMO中繼通信系統(tǒng)模型52-54
• 5.2 能量效率天線選擇算法54-55
• 5.3 算法描述55-57
• 5.4 能量效率倒數(shù)的CDF性能表述57-62
• 5.4.1 范數(shù)天線選擇法中信道子集的分布57-58
• 5.4.2 矩陣最大特征的分布58-60
• 5.4.3 MIMO模型下 1/EE的累積分布函數(shù)60-62
• 5.4.4 AF中繼MIMO模型下 1/EE的累積分布函數(shù)62
• 5.5 與現(xiàn)有算法的比較62
• 5.6 仿真結(jié)果62-67
• 5.7 總結(jié)67-68
• 第六章 雙向DF MIMO中繼通信中聯(lián)合天線選擇和波束形成68-77
• 6.1 雙向MIMO中繼通信系統(tǒng)模型68-70
• 6.2 聯(lián)合天線選擇和波束形成70-72
• 6.2.1 天線選擇71-72
• 6.2.2 波束形成（功率分配）72
• 6.3 算法描述72-73
• 6.4 仿真結(jié)果73-76
• 6.5 小結(jié)76-77
• 第七章 總結(jié)與展望77-79
• 7.1 總結(jié)77-78
• 7.2 展望78-79
• 致謝79-80
• 參考文獻(xiàn)80-85
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷、碩士期間取得的研究成果85-86

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本文編號(hào)：300365