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(终稿)【毕业设计论文】MIMO无线通信系统的容量问题的研究.doc(最终版) (终稿)【毕业设计论文】MIMO无线通信系统的容量问题的研究.doc(最终版)

格式:word 上传:2022-06-25 08:35:08

《(终稿)【毕业设计论文】MIMO无线通信系统的容量问题的研究.doc(最终版)》修改意见稿

1、“.....经空间信道后由个接收天线接收。多天线接收机利用先进的空时编码处理能够分开并解码这些数据子流,从而实现最佳的处理。图系统的原理特别是,这个子流同时发送到信道,各发射信号占用同频带,因而并未增加带宽。若各发射接收天线间的通道响应独立,则多入多出系统可以创造多个并行空间信道。通过这些并行空间信道独立地传输信息,数据率必然可以提高。将多径无线信道与发射接收视为个整体进行优化,从而实现高的通信容量和频谱利用率。这是种近于最优的空域时域联合的分集和干扰对消处理。系统容量是表征通信系统的最重要标志之,表示了通信系统最大传输率。对于发射天线数为,接收天线数为的多入多出系统,假定信道为独立的瑞利衰落信道,并设很大,则信道容量近似为,其中为信号带宽,为接收端平均信噪比为,的较小者。上式表明,功率和带宽固定时,多入多出系统的最大容量或容量上限随最小天线数的增加而线性增加。而在同样条件下......”

2、“.....其容量仅随天线数的对数增加而增加。相对而言,多入多出对于提高无线通信系统的容量具有极大的潜力。可以看出,此时的信道容量随着天线数量的增大而线性增大。也就是说可以利用信道成倍地提高无线信道容量,在不增加带宽和天线发送功率的情况下,频谱利用率可以成倍地提高。利用技术可以提高信道的容量,同时也可以提高信道的可靠性,降低误码率。目前技术领域另个研究热点就是空时编码。常见的空时码有空时块码空时格码。空时码的主要思想是利用空间和时间上的编码实现定的空间分集和时间分集,从而降低信道误码率。空时编码技术空间复用技术追求的是系统中传输速率接收天线数容量第章绪论技术的研究现状已取得进展无线通信是个崭新的富有挑战性的研究领域。信息论预示了无线系统具有潜在的巨大的信道容量,但在实际中是获得这个容量的全部还是部分以及为此需要花费多大代价等等,都值得我们仔细研究。因此......”

3、“.....推动着这项技术日益朝实用化方向发展。最近和已着手制定在和的移动通信中使用技术的有关标准。对于,及其相关的技术可以看成是用于提高数据流量系统性能和频谱效率方面的有力补充,目前具有很强的吸引力。与此相关的技术包括自适应调制和编码混合和快速蜂窝选择等。在蜂窝移动通信中,目前还没有商用化的产品,在中,除了使用纯发射分集的解决方案外,也没有使用技术。几年前,朗迅通信技术公司已做过了系统的早期实验,并于去年成功地测试了两款芯片,芯片的最高速度达到了,而且研究小组最近取得了以前难以想象的无线频谱效率,比较而言,使用传统的无线调制技术,对于蜂窝移动通信系统取得的频谱效率为,对于点对点的微波通信系统取得的频谱效率为,而且在的带宽内,实验室在上述的频谱效率上实现了的有效载荷数据速率。而使用传统的技术......”

4、“.....对于表给出了在平衰落条件下,频段载波间隔,在移动通信的下行链路中,使用技术所取得的峰值数据速率尚存在的问题自从和在无线系统中做出了开创性的工作以来,目前在蜂窝无线系统固定接入系统方面,己提出了各种实验性的系统,尽管在这方面己取得了较大的进展,但是距离信道的特性,对实现潜在的巨大信道容量取得预期的性能选择合适的系统结构和设计优良的信号处理算法至关重要为此除了些必要的实际测量外,必须建立合适的信道模型,用于预测系统的性能和评估算法的优劣。为了适应无线信道的时变特性,不仅需要建立信道的静态模型,还要建立特定的动态模型,因为提出新的和更具体的信道模型,可用于分析现有的传输算法是如何影响系统的性能的,同时为适应这些更具体的模型要求,是否能提出些新的算法。传统的无线系统的传播模型已成为了标准,不过到目前为止,还未制定相应的信道模型标准......”

5、“.....信道容量实际上是信道特征模式的函数,信道容量的实现将得益于知道信道状态信息的发射机,因为发射端可以利用信道的状态信息或部分反馈信息依据注水原理而不是平均分配发射功率。而且,如果己知信道的相关矩阵,还可以使信道编码每支流的比特分配和放大器的功率管理做到最佳。系统的集成和信号设计系统需要与现有的非通信网络集成向后兼容,即未来的接收机应该是双模式的。为此,的信号设计可以从特殊的无线资源控制消息中,获得支持和帮助。例如,终端可以通过下行链路的广播信令来知道基站是否处在模式,同时,基站也需要知道终端是处在模式,还是非模式,通信链路可以在呼叫期间确立。另外,在非模式通信中,终端也需要给基站提供反馈信息,随时报告信道的质量情况,如果信道条件许可,基站便可安排传输,这些下行和上行的消息般放在信令消息的第二层。除上述因素外......”

6、“.....例如不正确的信道估计天线单元之间存在相关较高的多普勒频移等。设计的主要内容本论文主要研究的是无线通信系统的容量问题。在了解系统的原理的基础上,简要的介绍了与技术有关的空时编码技术。然后对分析系统的信道进行理技术大规模投入商用的时间,专家估计至少还要五年,因为还有许多实际问题需要解决,这些问题主要包括以下几个方面天线的数量和间距天线的数量和各天线之间距离是系统设计的关键参数,如果要实现系统的高频谱效率,后者更为重要。在基站安装大量的天线,对周围的环境会造成定的损害,因此天线的数量宜限制在中等的水平,例如根,它们之间的距离般选择为个波长,这个距离稍微偏大,之所以要这样选择是因为基站般安装在较高的位置,不能保证总是存在能使衰落去相关的本地散射体。如果使用双极化天线,在的频率上,倍波长的间隔,根天线占据的空间约为米。对于终端......”

7、“.....因为终端般处于本地散射物之间,而且不存在直接传播路径,终端天线的最大数量预计为根,但是实际实现时,般选择最小的数目根。据计算根双极化天线要占据的空间,这根天线可以非常容易地嵌入诸如笔记本电脑的外壳中,然而对于蜂窝手机,即使是安装根天线也成问题。因为手机目前的设计趋势是把天线嵌入到机壳中,目的是为了改进外观和增加产品的吸引力,这使得天线间距要求成为个非常严重的问题。接收机的复杂性接收机与单天线接收机相比,复杂性明显要增加,具体表现在由于多用户多天线的存在,消除空间干扰的空时合并器和信号检测器的设计变得异常复杂,例如,系统与单天线接收机相比,复杂性要增加约倍。由于接收机受周围环境的散射影响,存在角度扩展和延时扩展,在均衡和干扰对消方面需要增加些附加的处理。信道估计也要导致复杂性的增加,因为整个信道矩阵的每条路径延时在中为每个时隙,都需要及时跟踪和更新,而不是只跟踪和更新单个系数......”

8、“.....还有接收机的隔离算法等。对于蜂窝手机,电池的寿命长短也跟接收机的复杂性有关。信道模型系统的性能,在很大的程度上跟所处环境的多径信号的性质有关,特别要受各条路径之间的相关度时延扩展和角度扩展的影响,因此,了解和掌握户内和户外环境中,无线信道的带宽是在第个子信道中接收的信号功率,由下式给出式中,是信道矩阵的奇异值。因此信道容量可以写成下面说明信道容量是如何与信道矩阵相关的。假定式定义了特征值特征矢量的关系,可重新写为≠式中,是威沙特矩阵,定义为即当且仅当是奇异矩阵时,是的个特征值。因此的行列式必定为零,即通过查找式的根,即可计算出信道矩阵的奇异值。式左边的特征多项式为其幂次为,因为在的拉普拉斯最小项乘积式中......”

9、“.....由于复系数次多项式刚好有个零点,因此特征多项式可以写成式中,是特征多项式的根,等于信道矩阵的奇异值。式可以写作进而令式和式的左边相等用替换式中的,得到由式得到的容量公式,可以写成由于和的非零特征值相等,信道矩阵和的信道容量也相等。如果信道系数是随机变量,则式和式表示的是瞬时容量交互信息量。可以通过对所有信道系数的实现取平均得到平均信道容量。第三章系统仿真容量程序实现根据第对系统容量的推导,得出了信道容量公式为每个子信道的带宽。则每单位带宽上的信道容量为其中为接收端天线数,为发射端天线数是,量,证明了信道系统理论的正确性,完成了本设计的要求。第四章总结随着目前移动通信的普及和广泛应用......”

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