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《wimax系統(tǒng)中虛擬mimo上行用戶性能研究》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、哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文第1章緒論第四代移動通信(4G)中系統(tǒng)將提供高達(dá)l00Mbps，甚至更高的數(shù)據(jù)傳輸速率，能夠?qū)崿F(xiàn)全球無縫漫游。未來的移動通信業(yè)務(wù)將從話音擴(kuò)展到數(shù)據(jù)、圖像、視頻等多媒體業(yè)務(wù)，因此，對服務(wù)質(zhì)量和傳輸速率的要求越來越高。這對移動通信系統(tǒng)的性能提出了更高的要求。而帶寬在移動通信中是非常稀缺的資源，因此，必須采用先進(jìn)的技術(shù)有效地利用寶貴的頻率資源，以滿足高速率、大容量的業(yè)務(wù)需求；同時克服高速數(shù)據(jù)在無線信道下的多徑衰落，降低噪聲和多徑干擾，達(dá)到改善系統(tǒng)性能的目的。MIMO-OFDM技術(shù)能夠解決以上提出的問題，而虛擬MIMO系統(tǒng)又有
2、效地解決了普通終端難以配備高成本MIMO設(shè)備的問題，因此，對虛擬MIMO系統(tǒng)進(jìn)行性能研究是一項很有意義的工作。本課題基于WiMAX/802.16e系統(tǒng)對虛擬MIMO的性能進(jìn)行研究，主要從物理層信道估計方法和譯碼算法以及MAC層調(diào)度方案幾個方面進(jìn)行分析。1.1課題背景與意義MIMO(多輸入多輸出，Multiple-InputMultiple-Output)技術(shù)最早是由Marconi于1908年提出的，是第三代和未來移動通信系統(tǒng)實現(xiàn)高數(shù)據(jù)速率、高系統(tǒng)容量，提高傳輸質(zhì)量的重要途徑[1]。在當(dāng)前第三代移動通信系統(tǒng)中，下行鏈路的容量構(gòu)成了整個系統(tǒng)的瓶頸。由于
3、諸多業(yè)務(wù)對上下行鏈路容量要求的不對稱性，尤其對下行容量有很高的要求，如視頻多媒體、下載等業(yè)務(wù)。在傳輸帶寬一定的條件下，這無疑給第三代移動通信系統(tǒng)提出了難題。但是如果在發(fā)送端和接收端都使用多天線(即MIMO系統(tǒng))，此時的信道容量將隨著天線數(shù)量的增大而線性增大。也就是說可以利用MIMO信道成倍地提高無線信道容量，在不增加帶寬和天線發(fā)送功率的情況下，頻譜利用率可以成倍地提高。OFDM(正交頻分復(fù)用，OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing)技術(shù)實際上是MCM(多載波調(diào)制，Multi-carrierModulation
4、)的一種。其主要思想是將信道分成若干正交子信道，將高速數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)換成并行的低速子數(shù)據(jù)流，調(diào)制到在每個子信道上進(jìn)行傳輸。正交信號可以通過在接收端采用相關(guān)技術(shù)來分開，這樣可以減少子信道之間的相互干擾(ICI)。每個子信道上的信號帶寬小于信道的相關(guān)帶寬，因此每個子信道上的可以看成平坦性衰落，從而可以消除符號間-1-哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文干擾。而且由于每個子信道的帶寬僅僅是原信道帶寬的一小部分，信道均衡變得相對容易?？梢?，OFDM技術(shù)能夠有效地對抗多徑干擾與頻率選擇性衰落，并具有頻譜利用率高，成本偏低等優(yōu)點[2]。不過OFDM提高頻譜利用率的作用畢
5、竟是有限的，在OFDM的基礎(chǔ)上合理開發(fā)空間資源，也就是多天線OFDM，可以提供更高的數(shù)據(jù)傳輸速率。另外ODFM由于碼率低和加人了時間保護(hù)間隔而具有極強的抗多徑干擾能力。由于多徑時延小于保護(hù)間隔，所以系統(tǒng)不受碼間干擾的困擾，依靠多天線來實現(xiàn)，即采用由大量低功率發(fā)射機(jī)組成的發(fā)射機(jī)陣列消除陰影效應(yīng)，來實現(xiàn)完全覆蓋。因此，本課題在MIMO-OFDM系統(tǒng)模型之上研究虛擬MIMO技術(shù)，有效地提高了整個系統(tǒng)的頻譜效率和功率效率。理想的MIMO多天線系統(tǒng)要求相鄰天線之間的間距要遠(yuǎn)大于電波波長，并且多個收發(fā)天線之間的傳輸信道是不相關(guān)的，而由于質(zhì)量、體積和功耗等的限制
6、，移動終端很難實現(xiàn)多個天線的安置。于是Sendonaris等人提出了一種新的空域分集技術(shù)——協(xié)作分集，其基本原理是：每個單天線的移動終端都有一個或多個合作伙伴(Partner)，它除了要傳輸自己的信息之外，還要負(fù)責(zé)傳輸其合作伙伴的信息。這樣，相當(dāng)于相互協(xié)作的移動終端共享了彼此的天線，構(gòu)造了一個“虛擬”的MIMO，虛擬MIMO因此得名。在虛擬MIMO系統(tǒng)中，每個終端在傳輸信息的過程中既利用了自己又利用了其它終端的空間信道，從而獲取了一定的空間分集增益，實現(xiàn)了單天線移動終端的空域分集。在平衰落環(huán)境下，虛擬MIMO可以擴(kuò)大系統(tǒng)容量，提高網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量，改善
7、系統(tǒng)性能[3]。1.1虛擬MIMO技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及趨勢1.2.1虛擬MIMO的發(fā)展現(xiàn)狀從1998年開始，Telater、Foschini以及Rayleigh等國內(nèi)外著名的無線通信研究機(jī)構(gòu)和學(xué)者們對MIMO技術(shù)開始了大量的深入研究。很多電子與通信領(lǐng)域的國際學(xué)術(shù)刊物在近幾年也出版了關(guān)于MIMO無線通信的專輯等。此外，在近幾年的國際通信與信號處理相關(guān)領(lǐng)域的學(xué)術(shù)會議也都將MIMO無線通信列為一個重要的主題。我國“十五”期間高技術(shù)研究發(fā)展計劃(“863”計劃)中設(shè)置的“新型天線與分集技術(shù)”項目將重點研究MIMO多天線通信技術(shù)，設(shè)計適于終端和基站應(yīng)用的多
8、天線，結(jié)合空時編解碼和收發(fā)聯(lián)合信號處理研究提高系統(tǒng)容量和降低-2-哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文誤碼率的方法，探索關(guān)鍵技術(shù)
