本文關(guān)鍵詞：大規(guī)模無線光MIMO系統(tǒng)的信道非互易補償矯正模型和天線選擇研究

  更多相關(guān)文章： 大規(guī)模無線光MIMO 信道非互易 補償矯正 天線選擇 中斷能量效率

【摘要】：自由空間光通信FSO比起射頻通信具有高速光帶寬、無需頻譜許可、抗電磁干擾等優(yōu)點。大規(guī)模MIMO技術(shù)作為5G的關(guān)鍵技術(shù)之一,可以顯著提升系統(tǒng)容量和能量效率。將大規(guī)模MIMO技術(shù)應用于FSO系統(tǒng)中,既可以有效抵抗大氣湍流造成的有害影響,又可以克服射頻中大規(guī)模MIMO的導頻污染問題,使得整個系統(tǒng)的有效性和可靠性都得到大幅度地提升,因此,本文研究大規(guī)模無線光MIMO系統(tǒng)。大規(guī)模無線光MIMO系統(tǒng)存在著兩個關(guān)鍵問題,一是上下行信道的非互易,二是天線數(shù)量巨大且部署密集。雖然在射頻中也存在上下行信道非互易的情況,使得TDD下大規(guī)模MIMO信道估計的CSI是不完美的。但是在FSO中,由于大氣湍流的存在,會使得信道的非互易問題更加復雜且不可忽視。另一方面,天線數(shù)量巨大使得系統(tǒng)能耗、硬件成本增加,天線部署密集存在空間相關(guān)性使得系統(tǒng)的分集或復用性能降低。因此,提出有效的天線選擇算法也同樣勢在必行。本文研究一單小區(qū)多用戶大規(guī)模無線光MIMO系統(tǒng),針對上述兩個關(guān)鍵問題,分別研究系統(tǒng)的信道非互易補償矯正模型和天線選擇。本文主要工作論述如下:(1)研究大規(guī)模無線光MIMO系統(tǒng)的信道非互易補償矯正模型。首先,建立系統(tǒng)模型,并基于激光在大氣中傳輸產(chǎn)生的大氣路徑損耗、光束幾何擴展和光強閃爍三方面影響,建立系統(tǒng)的信道模型。然后,研究系統(tǒng)上下行信道非互易的影響因素,包括推導激光束斜程穿過大氣湍流的上下行光強衰減和光束擴展,以及針對上下行信道空間相關(guān)性的差異,建立適用于不同湍流強度的統(tǒng)一的相關(guān)性模型。最后,基于所建立的系統(tǒng)模型、信道模型,綜合上下行信道非互易的多種影響因素,提出針對大規(guī)模無線光MIMO系統(tǒng)的信道非互易補償矯正模型。仿真結(jié)果證明了該補償矯正模型對于不同強度大氣湍流的情況都十分適用。(2)研究大規(guī)模無線光MIMO系統(tǒng)的天線選擇。首先,針對存在天線選擇的大規(guī)模無線光MIMO系統(tǒng),推導其信道互信息的近似分布,證明其存在信道硬化現(xiàn)象,且總天線數(shù)量N越大,信道硬化現(xiàn)象越顯著。然后,基于系統(tǒng)能量效率的定義,針對電路功率消耗與發(fā)射功率相對大小不同的情況,分別研究了發(fā)射功率和選擇天線數(shù)目對系統(tǒng)能量效率的影響。最后,從理論和實際兩個角度出發(fā),分別以能量效率最大化和中斷能量效率最大化為目標研究天線選擇算法。理論推導了使得能量效率最大化的天線選擇數(shù)目,并且基于實際LTE系統(tǒng)的Qo S標準規(guī)范,推導系統(tǒng)的中斷平均互信息值,提出滿足中斷能量效率最大化的M_BSA天線選擇算法。
【關(guān)鍵詞】：大規(guī)模無線光MIMO 信道非互易 補償矯正 天線選擇 中斷能量效率
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN929.1
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 課題研究背景及意義10-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.1 FSO信道建模研究現(xiàn)狀12
• 1.2.2 FSO大氣湍流對光束上下行傳輸?shù)挠绊懷芯楷F(xiàn)狀12-13
• 1.2.3 FSO-MIMO信道空間相關(guān)性研究現(xiàn)狀13
• 1.2.4 大規(guī)模MIMO的信道估計研究現(xiàn)狀13-14
• 1.2.5 大規(guī)模MIMO的天線選擇研究現(xiàn)狀14
• 1.3 論文的主要內(nèi)容及結(jié)構(gòu)14-16
• 第2章 基礎(chǔ)知識16-28
• 2.1 無線光MIMO系統(tǒng)組成16
• 2.2 FSO信道建模方法16-19
• 2.2.1 幾何損耗和不對準損耗17
• 2.2.2 大氣損耗17-18
• 2.2.3 大氣湍流引起的衰落18-19
• 2.3 MIMO信道建模方法19-24
• 2.3.1 傳統(tǒng)MIMO信道建模20-21
• 2.3.2 大規(guī)模MIMO的信道建模21-24
• 2.4 天線選擇24-26
• 2.4.1 天線選擇的優(yōu)點24-25
• 2.4.2 常用天線選擇算法25-26
• 2.5 本章小結(jié)26-28
• 第3章 大規(guī)模無線光MIMO的信道非互易補償矯正模型28-42
• 3.1 大規(guī)模無線光MIMO系統(tǒng)的系統(tǒng)模型28-31
• 3.1.1 大規(guī)模無線光MIMO的系統(tǒng)模型28-29
• 3.1.2 大規(guī)模無線光MIMO的信道模型29-31
• 3.2 激光光束在大氣湍流中的上下行傳輸31-34
• 3.3 大規(guī)模無線光MIMO的信道非互易補償矯正模型34-36
• 3.4 信道非互易補償矯正的性能仿真及分析36-40
• 3.5 本章小結(jié)40-42
• 第4章 大規(guī)模無線光MIMO系統(tǒng)的天線選擇研究42-58
• 4.1 大規(guī)模無線光MIMO系統(tǒng)的信道硬化現(xiàn)象42-44
• 4.2 大規(guī)模無線光MIMO系統(tǒng)的能量效率定義44-45
• 4.3 發(fā)射功率和選擇天線數(shù)目對系統(tǒng)能量效率的影響45-50
• 4.3.1 發(fā)射功率對系統(tǒng)能量效率的影響45-46
• 4.3.2 選擇天線數(shù)目對系統(tǒng)能量效率的影響46-47
• 4.3.3 兩種極端情況下選擇天線數(shù)目對系統(tǒng)能量效率的影響47-50
• 4.4 大規(guī)模無線光MIMO基于能量效率最大化的天線選擇算法50-52
• 4.5 大規(guī)模無線光MIMO基于中斷能量效率最大化的天線選擇算法52-54
• 4.6 仿真結(jié)果及分析54-57
• 4.7 本章小結(jié)57-58
• 第5章 總結(jié)與展望58-60
• 參考文獻60-65
• 作者簡介及科研成果65-66
• 作者簡介65
• 攻讀碩士期間發(fā)表的學術(shù)論文65
• 攻讀碩士期間參加的科研項目65-66
• 致謝66

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本文編號：871579