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基于MIMO的未来宽带无线通信关键技术研究

张海霞  
【摘要】: MIMO技术的提出为通信系统引入了又一维可利用空间,使得提高数据传输率和传输的可靠性成为可能。MIMO也因此成为未来移动通信关键技术之一,受到广泛关注。尽可能地挖掘MIMO技术的潜能实现最优传输是当前研究的目标,基于此,本文详细探讨了MIMO相关传输技术。为了自成一体,本文从MIMO信道建模入手,系统探讨了阵列天线的数学模型,详细研究了MIMO宽带频率选择性衰落信道的建模、空时编码技术、预编码技术以及多用户多天线预编码技术,理论分析了当前的研究难题并提出了合理的解决方案,所得成果将为未来移动通信的发展提供部分理论依据和技术基础。 本文的主要学术贡献在于: ●提出了基于One-Ring几何模型的频率选择性衰落信道建模方案,详细分析对比了该信道模型与实际传输环境的空时频相关性,通过实例证明了该方案的准确性和可用性; ●提出了基于阵列处理的准正交空时分组编码的低复杂度译码算法,在理想和非理想信道信息条件下计算并验证了所提出译码算法的准确性; ●在所提信道模型的基础上,针对MIMO系统下行链路,分析了收发天线物理参数对整体性能的影响,得出了在基站端加大天线间距离比加大接收端天线间距离可以带来更多增益的结论;针对空时分组编码的多天线系统,修正了传统译码方案,为其在快衰落环境中的应用提供了可能; ●建立了基于信道统计信息的预编码、多天线、多用户、多数据流传输理论框架。将基于信道统计信息的预编码理论从多输入单输出系统扩展到了多输入多输出系统; ●最后,针对多用户MIMO多数据流传输链路中属于同一用户数据流经历具有相同信道统计信息的状况,提出了两种基于信道统计信息的预编码设计算法,基于特征空间的分割和基于修正次公共导频信道(SCPICH)波束向量的预编码算法。随后的数值计算验证了所提两种算法的有效性。


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