《MIMOOFDM系统关键技术研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《MIMOOFDM系统关键技术研究（79页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、M I M O O F D M 系统关键技术研究 摘要 宽带化、移动化是未来通信发展的方向，如何在复杂的无线环境 中提供高速的通信成为近几年的研究重点。本文的主要结合未来移动 通信的两大核心技术M I M O 和O F D M 技术，研究了实现高速率的 无线通信系统的一些关键技术。 M I M O 技术能在收发两侧天线间形成多个并行空间信道，并利用 这些并行信道同时传输信息，大大提高了系统的信道容量。针对移动 无线信道的多径效应和多普勒效应，, N N 用O F D M 技术特有的调制结 构及由此带来的O F D M 技术对抗信道多径延迟和多普勒频移干扰的 技术达到提高系统可靠性的目的。 本文
2、在相关的M I M O 技术和O F D M 技术的研究的基础上，重点 研究了如何构建M I M O 0 F D M 系统，并对M I M O 相关信道、空时编 解码和信道估计等技术进行了深入的研究。在此基础上，结合两者的 优点来搭建一个适用于未来无线宽带传输的M I M O O F D M 仿真系统 并对涉及到的多种算法进行了不同的多普勒频移和多径环境下的比 较分析，给出了各模块的实现方案，完成了仿真平台的构建。 仿真研究结果表明，这一系统在同时具有多径和多普勒频移的恶 劣信道下仍然具有较好的性能。 关键字：M I M OO F D M 相关信道空时编码信道估计 北京邮电人学硕上学位论文 -
3、 S T U D YO NT H EK E YT E C H N O L O G I E SO F M I M 0 O F D MS Y S T E M A B S T R A C T B r o a d b a n da n dm o b i l i t yi St h ed e v e l o p m e n td i r e c t i o no ff u t u r e c o m m u n i c a t i o n s A n dh o wt op r o v i d eh i g hs p e e dc o m m u n i c a t i o ni n c o m p l
4、e xw i r e l e s se n v i r o n m e n tb e c o m e sah o tr e s e a r c ht o p i ci nr e c e n t y e a r s I nt h i sp a p e r , M I M Oa n dO F D M ，w h i c ha r ec o n s i d e ra st w oc o r e t e c h n o l o g i e so ff u t u r em o b i l ec o m m u n i c a t i o n ，a r ec o m b i n e dt or e a l
5、 i z e h i g hs p e e d w i r e l e s sc o m m u n i c a t i o n A n dt h e k e yt e c h n o l o g i e s o f M I M O 一0 F D M s y s t e ma r er e s e a r c h e d M I M 0 w h i c hc a nu s et h ep a r a l l e lc h a n n e l se x i s t i n gb e t w e e nt h eR x a n dT x ，c a ni n c r e a s et h ec h
6、a n n e lc a p a c i t yo ft h es y s t e m C o n s i d e r i n gt h e m u l t i p a t ha n dD o p p l e rE f f e c to f m o b i l ec h a n n e l ，t h es p e c i a lm o d u l a t i o n s t r u c t u r eo fO F D M t e c h n o l o g yi su s e dt oi m p r o v et h es y s t e mr e l i a b i l i t y B a
7、s e do nt h er e s e a r c ho fM I M 0a n dO F D Mp r i n c i p l e ，t h i sp a p e r f o c u s e do nh o wt ob u i l dM I M 0 O F D Ms y s t e m ，a n di n d e p t hr e s e a r c h e d o nt h eM I M Oc o r r e l a t i v e c h a n n e l ，s p a c e t i m ec o d i n g d e c o d i n ga n d c h a n n e l
8、e s t i m a t i o n T h e nt h ea d v a n t a g e so fM I M 0a n dO F D Mw e r e c o m b i n e dt ob u i l daM I M 0 O F D Ms i m u l a t i o ns y s t e mt om e e tt h e r e q u i r e m e n t so ff u t u r ew i r e l e s sb r o a d b a n dc o m m u n i c a t i o n A n dt h e r e l a t e da r i t h m
9、 e t i cw a sa n a l y z e da n dc o m p a r e di nv a r i o u sc h a n n e l e n v i r o n m e n t s F i n a l l y , t h ea r i t h m e t i co fv a r i o u sm o d u l e sw a sg i v e na n d t h es i m u l a t i o np l a t f o r mw a sb u i l t T h er e s u l to ft h es i m u l a t i o ni n d i c a
10、t e dt h a tt h i ss y s t e ms h o w e da g o o dp e r f o r m a n c ei nap o o rc h a n n e le n v i r o n m e n t ，i nw h i c hm u l t i p a t h a n dD o p p l e rE f f e c te x i s t K E YW O R D S ：M I M O ；O F D M ； 。c o r r e l a t i v ec h a n n e l ； s p a c e t i m e c o d i n g ； c h a n
11、n e le s t i m a t i o n I I I 独创性( 或创新性) 声明 本人声明所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不 包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京邮电大学或其他 教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任 何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 申请学位论 本人签名： 处，本人承担一切相关责任。 日期：丝丝。3 ：丝 关于论文使用授权的说明 学位论文作者完全了解北京邮电大学有关保留和使用学位论文的规定， 即：研究生在校攻读
12、学位期间论文工作的知识产权单位属北京邮电大学。学 校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论 文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用 影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文在解密 后遵守此规定) 本学位论文 本人签名： 导师签名： 本授权书。 日期：2 翌乏! ；：丝 日期：2 盔：；! 丝 北京邮电大学硕I ：学位论文 1 1 选题背景与意义 第一章绪论 随着人类社会信息化进程的加快，人们需要越来越频繁地交换各种数据信 息，于是各种宽带业务随之迅猛发展。同时，宽带业务的通信方式也从有线通信 向无线通信方向发展，因此迫
13、切需要一种能为用户提供高速数据传输能力的无线 通信技术。新一代移动通信技术所应具有的第一个特点就是高速的信息传输能 力。3 G 、B e y o n d3 G 4 G 技术将可以提供高达l O O M b i t s 的数据传输能力，甚至 更高，可以支持的业务从语音业务到多媒体业务，包括实时的流媒体业务，并且 数据传输速率可以根据这些业务所需速率的不同进行动态调整。新一代移动通信 技术所应具有的另一个特点是低成本，要求在有限的频谱上实现高速率和大容量 的信息传输，这就需要一种频谱利用效率极高的技术。而基于传统的移动无线通 信技术，要达到更高的无线数据传输速率就需要占用更大带宽的移动无线信道，
14、这在目前无线频谱资源紧张的情况下是不可行的。 因此，M I M O 技术( M u l t i p l e - I n p u t M u l t i p l e O u t p u t ) 的出现带来了现代无线通 信技术突破性的发展。M I M O 技术能够在无线信道中产生多个相互独立的并行传 输信道并利用这些信道同时传输多路数据信息，这样就可以有效地提高系统的传 输速率，同时并不需要额外增加系统所占带宽，达到了增加频谱利用率的目的。 信息论已经证明，当多个收发天线对之间的并行无线信道互不相关时，M I M O 系 统的信道容量会随着天线数目的增大而线性增大。因此M I M O 技术可以很好
15、地 解决未来宽带无线通信系统所要面对的一大挑战：带宽效率，即利用M I M O 技 术可以在有限的频谱带宽上实现高速率、大容量的信息传输。 宽带无线通信系统所要面对的另一个挑战是多径衰落。无线电波在移动环境 中传播时，受天线周围物体的影响，会经历各种散射、绕射、反射过程才到达接 收天线。接收天线接收到的信号是经过多个传播路径到达的多径信号的合成信 号。各径信号分量的幅度和相位都各不相同，相互叠加之后造成合成信号幅度就 会发生急剧变化，引起信号波形畸变。从频域角度来看，多径衰落会造成信号中 不同的频率成分经历不同的信道衰落。O F D M 技术通过串并变化把高速数据流 分配至多个相互正交的子载波
16、上进行传输，把频率选择性信道变成了平衰落信 道，可以有效对抗信道多径衰落的影响。 因此，在未来的无线通信发展中，面对“无线十宽带”为特点的业务需求，把 M I M O 技术同O F D M 技术相结合，不仅可以达到具有高速率、大容量的通信传 北京邮电人学顾f ：学位论文 输能力的系统要求，而且可以很好地提高系统对抗噪声和多径的能力。 1 2 本课题的研究内容 本文主要研究在M I M O 技术和O F D M 技术的基础上，结合两者的优点来搭 建一个适用于未来无线宽带传输的M I M O O F D M 仿真系统。 本文从两种技术的基本原理出发，对整个M I M O O F D M 系统的实现所涉及 到的关键技术：空时码、信道估计及M I M O 信道等做详细的理论分析，并根据 实际情况给出相应的实现方法。从而完成整个系统从信道编码、O F D M 调制、 M I M O 信道传输一信道估计及信道解码等一系列过程的可行性方案研究。具体 所做工作如下： 1 阅读了国内外O F D M 技术和M I M O 技
