mimo系統(tǒng)低復(fù)雜度功率分配算法研究

《mimo系統(tǒng)低復(fù)雜度功率分配算法研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。

1、汕頭大學(xué)工學(xué)院2010屆碩士學(xué)位論文諸如無線傳輸技術(shù)和核心網(wǎng)技術(shù)是家族式的；多種標準并存難以實現(xiàn)全球漫游，最大數(shù)據(jù)速率達不到2Mbps，無法滿足用戶對最高帶寬的要求等。目前，數(shù)字蜂窩網(wǎng)開始進入實用階段，正方興未艾之時，關(guān)于未來移動通信也稱B3G或4G移動通信系統(tǒng)的討論也已如火如荼地展開。MIMO技術(shù)是無線移動通信領(lǐng)域天線技術(shù)的重大突破，該技術(shù)能在不增加帶寬的情況下成倍地提高通信系統(tǒng)的頻譜利用率與系統(tǒng)容量，是4G系統(tǒng)中的核心技術(shù)之一。未來移動通信系統(tǒng)將能容納更龐大的移動用戶數(shù)、且改善現(xiàn)有通信品質(zhì)不良，以及達到高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊螅蕴峁┤?/p>

2、性優(yōu)質(zhì)服務(wù)，來滿足人們在任何時間、任何地點與任何個人進行通信的愿望。從移動通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸速率看，第一代模擬式只提供語音服務(wù)；第二代數(shù)字式移動通信系統(tǒng)GSM承載業(yè)務(wù)所能提供的數(shù)據(jù)速率傳輸速率為9.6Kbit/s，1998年商用的HSCSD技術(shù)實現(xiàn)了57kbit/s的數(shù)據(jù)速率，1999年引入的GPRS將實現(xiàn)超過100kbit/s的數(shù)據(jù)速率，而EDGE技術(shù)可實現(xiàn)超過300kbit/s的數(shù)據(jù)速率，第三代移動通信系統(tǒng)的主要目標是將包括衛(wèi)星在內(nèi)的所有網(wǎng)絡(luò)融合。第三代系統(tǒng)將能夠在廣域網(wǎng)上實現(xiàn)384kbit/s的數(shù)據(jù)速率，在辦公室和家中還可以達到2M

3、bit/s；而第四代移動通信系統(tǒng)還是多功能集成的寬帶移動通信系統(tǒng)，是寬帶接入IP系統(tǒng)。它的最高數(shù)據(jù)速率從第三代系統(tǒng)的2Mbit/s提高到100Mbit/s，對高速移動的用戶能夠提供150Mbit/s的高質(zhì)量的影像服務(wù)。1.2研究現(xiàn)狀及本論文研究意義在無線通信技術(shù)發(fā)展早期，為了對抗信道的時變衰落性，在設(shè)計系統(tǒng)時總是考慮到信道處于衰落最大時能夠正常地進行通信，于是通過加大發(fā)射機的發(fā)射功率、使用低階調(diào)制和冗余較多的糾錯碼來保證通信的質(zhì)量。這種策略固然能夠保障信道在處于深衰落時通信能夠正常地進行，但是它卻降低了通信系統(tǒng)的吞吐量，亦即通信的效率不

4、高。隨著科技水平的不斷進步，人們開始采用鏈路自適應(yīng)技術(shù)來對抗無線信道的時變衰落性，以期達到較好的通信效果并提高系統(tǒng)的吞吐量以及頻率效率。在發(fā)射端可隨信道狀態(tài)變化動態(tài)調(diào)節(jié)的參數(shù)包括發(fā)射功率、調(diào)制編碼方式以及數(shù)據(jù)幀的幀長等等。3MIMO系統(tǒng)低復(fù)雜度功率分配算法研究鏈路自適應(yīng)分配技術(shù)是提高無線寬帶系統(tǒng)頻譜利用率的關(guān)鍵技術(shù)之一，其主要思想是根據(jù)不同業(yè)務(wù)、不同服務(wù)質(zhì)量，以及子信道的瞬間特性動態(tài)地分配數(shù)據(jù)比特和傳輸功率，達到提高系統(tǒng)頻譜效率、充分利用信道資源的目的。鏈路自適應(yīng)分配技術(shù)能夠利用無線信道時變的特點，最大限度地發(fā)送信道，從而有效提高系統(tǒng)的

5、傳輸效率，這一點在無線通信中尤其重要。但是與有線通信相比，無線通信因其傳播的開放性面臨兩大困難：一是多徑小尺度的瑞利衰落，由于無線環(huán)境及電磁波本身的傳播特性，使得在接收端接收到的信號多個樣本的時間、幅度和相位都不同，疊加導(dǎo)致的結(jié)果是同相疊加而加強，反相疊加而減弱。因而，接收信號的幅度將急劇變化，即產(chǎn)生衰落[1][2]。另一個是頻譜資源相對有限，因此需要大力提高頻譜資源的利用率。現(xiàn)有的鏈路自適應(yīng)分配技術(shù)研究的思想是通過采用自適應(yīng)功率分配技術(shù)來克服無線信道的時變衰落，從而充分利用信道狀態(tài)信息(ChannelStateInformation,

6、CSI)提高系統(tǒng)的功率效率。在傳統(tǒng)的單天線系統(tǒng)中，功率分配技術(shù)通?？梢灾苯痈鶕?jù)信道狀態(tài)來為數(shù)據(jù)流分配發(fā)射功率，然而在MIMO系統(tǒng)中由于空時無線信道會造成不同天線的發(fā)送信號在接收端的混疊[5]，系統(tǒng)信道參數(shù)在此時已不能作為系統(tǒng)功率分配方案設(shè)計的直接依據(jù)。利用基于奇異值分解(SingularValueDecomposition,SVD)的預(yù)編碼技術(shù)為MIMO系統(tǒng)中的功率分配提供了一種有效地方法，它將MIMO信道對角化為一組等效的并行單天線信道[3],這樣就可以采用與單天線系統(tǒng)中類似的功率分配技術(shù)[4],從而有效地提高了系統(tǒng)的功率效率。本文提

7、出了一種基于(QR)分解的功率分配算法，以發(fā)揮QR分解復(fù)雜度相對低及對系統(tǒng)的平均誤碼率影響不大的優(yōu)點，有效地與預(yù)編碼技術(shù)相結(jié)合來控制功率分配。與以往的功率分配算法相比，該算法只需要利用部分信道狀態(tài)信息，減少了MIMO系統(tǒng)需要的反饋信息量，提高了信道的利用率，并且平均誤碼率性能接近了注水功率分配算法下的平均誤碼率性能，同時大大降低了算法的復(fù)雜度。1.2內(nèi)容安排本論文的研究重點為MIMO技術(shù)的功率分配算法研究，核心在于提出QR分解與預(yù)編碼技術(shù)相結(jié)合的一種新的低復(fù)雜度功率分配算法。在大量閱讀參考文獻的基礎(chǔ)上，詳細的分析了MIMO系統(tǒng)各種功率分

8、配的優(yōu)缺點。針對QR分解的特征和預(yù)編碼技術(shù)兩大研究熱點，抓住二者所擁有4汕頭大學(xué)工學(xué)院2010屆碩士學(xué)位論文的優(yōu)點具備可結(jié)合性，在此前提下，構(gòu)建了QR分解與預(yù)編碼系統(tǒng)結(jié)合的功率分配系統(tǒng)。在保證傳輸優(yōu)良誤碼性