本文關(guān)鍵詞：無線多天線協(xié)作通信系統(tǒng)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著全球范圍內(nèi)移動用戶數(shù)量的不斷增加和高數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)需求的不斷增長,4G移動通信顯然不能滿足未來通信發(fā)展對頻譜效率和能源效率的要求。在頻譜資源日趨緊張的情形下,小規(guī)模MIMO通信系統(tǒng),僅在一定程度上滿足頻譜效率和功率效率的需求。與小規(guī)模MIMO不同,大規(guī)模MIMO不但能更深度地挖掘空間維度無線資源,提高系統(tǒng)頻譜利用率和系統(tǒng)容量,而且能實現(xiàn)干擾抑制,有效降低發(fā)射功率,構(gòu)建綠色的無線通信系統(tǒng),是未來5G移動通信的關(guān)鍵技術(shù)之一。而協(xié)作通信技術(shù)能抵抗無線衰落損傷,提高通信系統(tǒng)可靠性,且是增加系統(tǒng)傳輸速率的一種有效手段。因此,研究大規(guī)模MIMO協(xié)作通信技術(shù)無疑是面向5G的重要課題。本文圍繞MIMO多天線協(xié)作通信系統(tǒng)展開深入的研究,特別著重分析了其誤比特率和可達(dá)速率,尤其關(guān)注大規(guī)模天線陣列對這兩方面性能的定量影響。主要工作如下：(1)在Rayleigh衰落環(huán)境下,研究了基于天線選擇和中繼選擇的協(xié)作空間調(diào)制(SM)系統(tǒng)的可靠性能。為了提升高階調(diào)制SM的分集性能,首先研究了具有天線選擇的SM方案；然后結(jié)合傳感器網(wǎng)絡(luò)中的分級思想,進一步分析了具有天線選擇的SM中繼傳輸協(xié)議。仿真結(jié)果表明,采用具有天線選擇的SM中繼傳輸協(xié)議不僅能提升SM系統(tǒng)的分集性能,而且能使系統(tǒng)配置更加靈活。(2)在Rayleigh衰落環(huán)境下,研究了采用前向譯碼(DF)轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議的三節(jié)點協(xié)作模型,并分析了中繼節(jié)點分布大規(guī)模天線陣列時系統(tǒng)的可靠性能。首先對比分析了最大比合并(MRC)/最大比傳輸(MRT)、選擇合并(SC)/選擇傳輸(ST)和MRC/ST三種組合傳輸方案的功率效率以及天線數(shù)目對系統(tǒng)誤比特率的影響；然后研究了SC/SM組合方案如何通過自適應(yīng)功率分配優(yōu)化其誤比特率性能。仿真實驗表明,較低復(fù)雜度的SC/ST方案最具實踐性,而大規(guī)模中繼SC/SM方案的功率分配能夠有效改善系統(tǒng)的誤比特率性能。(3)在相關(guān)Ricean衰落環(huán)境下,研究了只基于視距分量的大規(guī)模SIMO系統(tǒng)的可靠性能。為了有效降低信道估計的沉重負(fù)擔(dān),首次提出了只基于視距分量的MRC檢測方案,分析了空間相關(guān)性和大規(guī)模天線陣對誤比特率的影響。然后將上述分析推廣到頻率選擇性信道以及具有同信道干擾的情景中。最后研究了單中繼分布大規(guī)模天線的協(xié)作系統(tǒng)模型,分析了功率收縮規(guī)律以及中繼天線數(shù)目對誤比特率的定量影響。仿真結(jié)果顯示,天線陣列的空間相關(guān)性對無線系統(tǒng)反而是有利的,可以有效改善系統(tǒng)的誤比特率性能。(4)在Ricean衰落環(huán)境下,研究了只基于視距分量的大規(guī)模MIMO-波束賦形(BF)系統(tǒng)的性能。為了有效減少用于估計信道狀態(tài)信息(CSI)的開銷,將散射分量視為干擾,首次提出了只基于視距分量的發(fā)送胺收BF方案。在沒有同信道干擾的情況下,首先分析了可達(dá)速率、發(fā)射端和接收端的天線數(shù)、發(fā)射功率之間的內(nèi)在關(guān)系,并顯示新的BF方案與具有完美CSI的BF方案具有同樣的漸近可達(dá)速率。然后將上述分析結(jié)果推廣到具有同信道干擾的情景以及具有空間相關(guān)性的DF協(xié)作中繼系統(tǒng)中。仿真結(jié)果表明,即使在天線數(shù)目不是很大的情況下,實際可達(dá)速率也能夠相當(dāng)接近理論極限速率。
【關(guān)鍵詞】：多輸入多輸出 協(xié)作通信 多天線 空間調(diào)制 空間分集
【學(xué)位授予單位】：大連海事大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN919.3
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-13
• 第1章 緒論13-32
• 1.1 引言13-14
• 1.2 MIMO技術(shù)14-15
• 1.3 協(xié)作通信技術(shù)15-21
• 1.3.1 協(xié)作分集17-18
• 1.3.2 協(xié)作通信中繼傳輸模式18-19
• 1.3.3 協(xié)作通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)19-21
• 1.4 空間調(diào)制技術(shù)21-25
• 1.5 大規(guī)模MIMO技術(shù)25-30
• 1.5.1 大規(guī)模MIMO技術(shù)簡介25-28
• 1.5.2 大規(guī)模MIMO技術(shù)現(xiàn)狀分析28-30
• 1.6 論文的研究目的與意義30
• 1.7 本文的結(jié)構(gòu)安排和研究內(nèi)容30-32
• 第2章 基于天線選擇和中繼選擇的協(xié)作空間調(diào)制系統(tǒng)性能分析32-49
• 2.1 引言32-33
• 2.2 空間調(diào)制33-37
• 2.3 具有天線選擇的空間調(diào)制37-40
• 2.3.1 系統(tǒng)模型37-38
• 2.3.2 誤比特率分析38-40
• 2.4 具有中繼選擇的空間調(diào)制40-44
• 2.4.1 系統(tǒng)模型40-42
• 2.4.2 性能分析42-44
• 2.5 仿真結(jié)果分析44-48
• 2.5.1 具有天線選擇的空間調(diào)制系統(tǒng)44-46
• 2.5.2 具有中繼選擇的空間調(diào)制系統(tǒng)46-48
• 2.6 本章小結(jié)48-49
• 第3章 基于大規(guī)模中繼的協(xié)作通信系統(tǒng)性能分析49-68
• 3.1 引言49-50
• 3.2 系統(tǒng)模型50-51
• 3.3 協(xié)作分集通信系統(tǒng)性能分析51-55
• 3.3.1 接收分集51-54
• 3.3.2 發(fā)送分集54-55
• 3.3.3 協(xié)作分集55
• 3.4 基于大規(guī)模天線的中繼空間調(diào)制方案性能分析55-58
• 3.5 仿真結(jié)果分析58-67
• 3.5.1 協(xié)作分集通信系統(tǒng)58-61
• 3.5.2 基于大規(guī)模天線的空間調(diào)制系統(tǒng)61-64
• 3.5.3 基于大規(guī)模天線的中繼空間調(diào)制系統(tǒng)64-67
• 3.6 本章小結(jié)67-68
• 第4章 基于視距分量的大規(guī)模SIMO系統(tǒng)可靠性能分析68-82
• 4.1 引言68-69
• 4.2 系統(tǒng)模型介紹69-70
• 4.3 接收信干噪比分析70-75
• 4.3.1 無空間相關(guān)性70-72
• 4.3.2 空間相關(guān)72-73
• 4.3.3 頻率選擇性衰落信道73-74
• 4.3.4 Ricean-Rayleigh衰落信道74-75
• 4.4 單中繼協(xié)作系統(tǒng)75-76
• 4.4.1 多輸入單輸出系統(tǒng)75
• 4.4.2 協(xié)作DF中繼系統(tǒng)75-76
• 4.5 仿真結(jié)果分析76-81
• 4.6 本章小結(jié)81-82
• 第5章 基于視距分量的大規(guī)模MIMO系統(tǒng)速率性能分析82-99
• 5.1 引言82-83
• 5.2 系統(tǒng)模型83-84
• 5.3 性能分析84-89
• 5.3.1 基于視距的BF方案84-85
• 5.3.2 與基于完美CSI的BF方案比較85-87
• 5.3.3 推廣到具有同信道干擾場景87-89
• 5.4 仿真結(jié)果分析89-92
• 5.5 系統(tǒng)設(shè)計方面的進一步討論92-95
• 5.6 具有空間相關(guān)性的DF協(xié)作中繼系統(tǒng)95-98
• 5.6.1 協(xié)作系統(tǒng)模型和遍歷可達(dá)速率95-96
• 5.6.2 遍歷可達(dá)速率仿真結(jié)果96-98
• 5.7 本章小結(jié)98-99
• 第6章 總結(jié)與展望99-101
• 6.1 全文總結(jié)99-100
• 6.2 未來工作展望100-101
• 參考文獻(xiàn)101-112
• 附錄 縮略語112-114
• 攻讀學(xué)位期間公開發(fā)表的論文及參與的科研項目114-115
• 致謝115

【參考文獻(xiàn)】

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 崔曉芳;無線通信中的空間調(diào)制技術(shù)[D];大連海事大學(xué);2011年

  本文關(guān)鍵詞：無線多天線協(xié)作通信系統(tǒng)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：280434