【摘要】：多輸入多輸出的MIMO(Multiple Input Multiple Output)通信技術(shù)因其可以提供較高的吞吐率和頻譜效率而成為無(wú)線通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)；但MIMO系統(tǒng)在處理廣泛存在的信道間干擾(Inter Channels Interference, ICI)而進(jìn)一步提升頻譜效率上又顯得力不從心。MIMO空間調(diào)制技術(shù)的出現(xiàn)為避免MIMO系統(tǒng)中的ICI而顯著提升頻譜效率提供了新思路,它在每個(gè)發(fā)送時(shí)隙只有一個(gè)發(fā)送天線被激活,且額外地利用發(fā)射天線的位置來(lái)攜帶信息。目前有關(guān)MIMO空間調(diào)制的研究包括發(fā)射端符號(hào)映射前比特流的交織編碼、接收端的信號(hào)檢測(cè),以及針對(duì)大規(guī)模MIMO系統(tǒng)的空間調(diào)制設(shè)計(jì)等。在現(xiàn)有研究中,對(duì)映射前比特流的交織并沒(méi)有考慮空間調(diào)制天線序號(hào)和星座符號(hào)分別映射的特點(diǎn)；對(duì)接收端最大比合并類檢測(cè)的研究也沒(méi)有考慮噪聲放大的影響；而在基站端配置大量天線且每個(gè)用戶都采用空間調(diào)制發(fā)送的大規(guī)模MIMO系統(tǒng)上行鏈路中,也并沒(méi)有采用低復(fù)雜度的球形解碼檢測(cè)。本文基于以上考慮,研究了大規(guī)模MIMO通信系統(tǒng)中的廣義增強(qiáng)型空間調(diào)制技術(shù),主要工作如下：1.研究了MIMO通信系統(tǒng)中空間調(diào)制的各種增強(qiáng)型技術(shù)。首先調(diào)研了空間調(diào)制系統(tǒng)的模型,然后對(duì)獨(dú)立信道中的最大比合并(Maximal Ratio Combining, MRC)檢測(cè)算法進(jìn)行了研究,進(jìn)而在此模型的基礎(chǔ)上分別對(duì)空間調(diào)制系統(tǒng)的發(fā)射端和接收端的具有代表性的增強(qiáng)型技術(shù)進(jìn)行了研究。對(duì)于發(fā)射端,分別研究了對(duì)空間調(diào)制映射前的信息比特進(jìn)行糾錯(cuò)編碼的方案和空間調(diào)制與空時(shí)分組編碼相結(jié)合的方案等。對(duì)于接收端,分別研究了適用于一般信道條件的列范數(shù)歸一化MRC(NMRC)檢測(cè)算法和最大似然檢測(cè)算法等。2.提出了MIMO-OFDM系統(tǒng)中基于雙重交織的空間調(diào)制技術(shù),仿真驗(yàn)證了所提交織方案的系統(tǒng)BER性能顯著優(yōu)于傳統(tǒng)未交織的空間調(diào)制系統(tǒng)。首先給出了MIMO-OFDM空間調(diào)制的收發(fā)系統(tǒng)的模型,以及在MIMO-OFDM系統(tǒng)中,如何運(yùn)用基于雙重交織的空間調(diào)制技術(shù)。然后重點(diǎn)介紹在上述系統(tǒng)中如何實(shí)現(xiàn)基于雙重交織的空間調(diào)制技術(shù),并對(duì)所提的根據(jù)空間調(diào)制映射的特點(diǎn)進(jìn)行雙重交織的方案給出了詳盡的解釋和說(shuō)明。最后給出了性能對(duì)比的仿真結(jié)果,同時(shí)說(shuō)明了所提雙重交織的方案相對(duì)于傳統(tǒng)未交織的空間調(diào)制系統(tǒng)的優(yōu)越性。3.提出了空間調(diào)制系統(tǒng)中接收端基于角度檢測(cè)加最小均方誤差(Minimum Mean-Squared Error, MMSE)符號(hào)均衡的檢測(cè)算法,可適用于一般的信道條件,并仿真驗(yàn)證了所提檢測(cè)算法的系統(tǒng)BER性能優(yōu)于lJMRC檢測(cè)算法的BER性能。首先指出了現(xiàn)有的MRC和NMRC檢測(cè)算法各自的優(yōu)勢(shì)和不足之處,并對(duì)基于角度檢測(cè)加MMSE符號(hào)均衡的檢測(cè)算法進(jìn)行了詳細(xì)的分析；進(jìn)一步,在上述算法的基礎(chǔ)上,提出了基于條件修正的角度檢測(cè)加MMSE均衡的檢測(cè)算法。最后給出了這兩種檢測(cè)算法的性能仿真結(jié)果,通過(guò)仿真結(jié)果可以清楚地看出所提檢測(cè)算法相較于NMRC檢測(cè)算法是有明顯的性能優(yōu)勢(shì)的。4.提出了大規(guī)模多用戶MIMO空間調(diào)制系統(tǒng)中低復(fù)雜度的球形解碼檢測(cè)算法,采用所提算法的系統(tǒng)在顯著降低檢測(cè)復(fù)雜度的前提下,可以達(dá)到與最大似然檢測(cè)算法相近的系統(tǒng)BER性能。首先介紹了空間調(diào)制技術(shù)應(yīng)用于大規(guī)模MIMO的兩種系統(tǒng)模型,即單用戶模式下基站端配置大量天線單元的下行鏈路通信模型,與多個(gè)用戶都采用空間調(diào)制發(fā)送模式而基站端配置大量天線的上行鏈路通信模型。然后針對(duì)這兩種模型研究了當(dāng)前大規(guī)模MIMO系統(tǒng)中基于球形解碼的檢測(cè)算法。進(jìn)而提出了適用于多用戶均采用空間調(diào)制發(fā)送的大規(guī)模MIMO系統(tǒng)的低復(fù)雜度球形解碼檢測(cè)算法,給出了算法的實(shí)現(xiàn)過(guò)程,進(jìn)而呈現(xiàn)了所提算法與ML檢測(cè)算法的仿真對(duì)比結(jié)果,由它們的性能對(duì)比結(jié)果可以得出所提的大規(guī)模MU-MIMO空間調(diào)制系統(tǒng)中的低復(fù)雜度球形解碼檢測(cè)算法可以在明顯降低檢測(cè)復(fù)雜度的條件下達(dá)到與ML檢測(cè)算法相近的性能的結(jié)論。
【圖文】：

圖１．１邋Ｍ邋Ｘ邋ｉＶ■的ＭＩＭＯ系統(tǒng)逡逑

大規(guī)模ＭＩＭＯ．技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)要地介紹。逡逑大規(guī)模ＭＩＭＯ技術(shù)是指在ＢＳ端配置了大量天線，通常為８至１２８根，而用戶端逡逑則配置了少量天線的通信系統(tǒng)，如圖１．２所示。大規(guī)模ＭＩＭＯ通信系統(tǒng)相對(duì)于傳統(tǒng)逡逑的ＭＩＭＯ系統(tǒng)最大的優(yōu)勢(shì)在于可１＾１＾＾較低的信號(hào)處理復(fù)雜度帶來(lái)特別明顯的系統(tǒng)頻逡逑譜利用率和能量效率的提升［３２，，３３］，進(jìn)而很大程度上提升了無(wú)線通信系統(tǒng)的容量和可靠逡逑４逡逑
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN919.3

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