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1、基于最优 VBLAST 子集最小平均 BER 准则的一种天线选择算法 IV ABSTRACT Compared with the single-input single-output (SISO) approach, the multiple-input multiple -output (MIMO) approach has the ability to achieve higher spectral efficiencies, and more and more attentions have been paid to MIMO technique. There are three typ
2、es of MIMO implementsthe space diversity technique, the space multiplexing technique and the hybrid technique of diversity and multiplexing. The space diversity technology is mainly used for reducing bit error rate (BER), the space multiplexing technology is mainly used for improving spectral effici
3、ency, and the hybrid technique can compromise flexibly between BER and spectral efficiency performance. Considering the fact that there are differences among the MIMO sub-channel performances, the antenna combination processing can improve system performance further. The scheme of the most previous
4、antenna selection is as following: a compact MIMO structure consists of part of antennas with better channel gain to reduce the system BER. This approach waste a part of the antenna resources but reduce the system capacity. In this paper, antenna selection scheme is that good sub-channel will be use
5、d by Vertical-Bell Laboratories-Layered-Space-Time (VBLAST) coding in order to play the advantage of space multiplexing to improve spectrum efficiency; the poor sub-channel will be used by STBC (Space Time Block Code) coding in order to play the advantages of space diversity to reduce system BER. Th
6、e scheme features are maximizing use of the antenna of resources, and the MIMO system can achieve flexibility BER and spectrum efficiency trade-offs. This paper proposes a new antenna selection algorithm which based on the Minimum Average BER of Optimal VBLAST Subset. The approach use the analysis t
7、hat the signal-to-noise ration is a weighted Chi-squared variable with the weight equal to the diagonal entry of the inverted transmit correlation matrix to develop the selection algorithms. The algorithm can maximize the use of antenna resources, and effectively reduce BER undertake channel capacit
8、y and obtain maximum system capacity on the condition of BER performance. The simulation results indicate that the proposed antenna selection algorithm improves the BER remarkably comparing with a VBLAST encoding MIMO system and increases effectively the capacity of selection VBLAST system. 汕头大学 201
9、0 届硕士学位论文 V Key words: antenna selection; Chi-squared distribution; STBC and VBLAST hybrid coding; average probability of error; system capacity 汕头大学 2010 届硕士学位论文 IX 图标目录 图2-1 MIMO系统框图.8 图 3.1 分层空时码发射结构.16 图3-2天线信道下V-BLAST性能20 图3-3波束信道下V-BLAST性能21 图3-4天线信道与波束信道下V-BLAST性能21 图 3-5 应用最大比合并的Alamouti码接收机
10、方框图.23 图5-1 VBLAST与STBC组合编码系统.33 图5-2 误码性能曲线.38 图5-3 容量性能曲线.38 基于最优 VBLAST 子集最小平均 BER 准则的一种天线选择算法 X 符号说明 tN 表示发射天线数量 rN 表示接受天线数量 TA表示矩阵或向量A的转置 +A表示矩阵A的广义逆 HA表示矩阵A共轭转置 ija表示A中第(), i j元素 NI 表示NN单位矩阵 n mC表示n m复矩阵 n mR表示n m实矩阵 F表示矩阵的 Frobenius 范数 ( )SVD 表示矩阵的奇异值分解 ( )rank 表示秩运算 E 表示数学期望 ()0,1N表示具有零均值单位方
11、差的高斯分布 基于最优 VBLAST 子集最小平均 BER 准则的一种天线选择算法 II 学位论文原创性声明 本论文是我个人在导师指导下进行的工作研究及取得的研究成果。 论文中除了特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或其它机构已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在论文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律责任由本人承担。 作者签名： 日期： 年 月 日 学位论文使用授权声明 本人授权汕头大学保存本学位论文的电子和纸质文档，允许论文被查阅和借阅；学校可将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存和汇编论文；学校可
12、以向国家有关部门或机构送交论文并授权其保存、借阅或上网公布本学位论文的全部或部分内容。对于保密的论文，按照保密的有关规定和程序处理。 本论文属于：保密（ ） ，在 年解密后适用本授权声明。 不保密（ ） 。 （请在以上括号内打“” ） 作者签名： 导师签名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 汕头大学 2010 届硕士学位论文 第 1 章 绪论 1.1 移动通信的发展与演进 1897 年意大利人马克尼第一次实现了在一个基站与一只拖船之间达 18 英里的无线电消息传输以来，不受时间与地域限制、向任何人都能提供高效优质的通信服务一直是移动通信技术领域所追求的目标。一个多世纪以来，尤其是近 20
13、多年来，移动通信领域取得了一系列的重大进展，深刻改变了人们的生活、工作、思维方式，并进一步推动了社会向前快速发展。 移动通信，确切地说是蜂窝式移动通信，就其发展历程看，大约每十年就更新一代。目前正处于第二代(2G)与第三代(3G)的交接期。第一代移动通信系统以模拟式蜂窝为主要特征，在 20 世纪年代末 80 年代初开始商业化。其特点为：窄带系统、模拟调制、FDMA。随着服务的不断要求，1G 系统暴露了很多缺陷。比如保密性差，频谱利用率低、制式混乱等。 经过 10 多年的发展终于在 20 世纪 90 年代初被第二代(2G)更为先进数字蜂窝移动系统所取代。其中典型代表就是欧洲提出了 GSM 系统，
14、以及美国的 IS-136 系统和 IS-95 系统。从第二代移动通信系统的技术特点是看，它是以数字化为基础，较全面考虑信道与用户的二重动态特性及相应的匹配措施。主要实现有：采用了数字调制、TDMA/CDMA 技术，能提供低速的数据业务。第二代通信系统在全球取得了最大的成功。然而随着经济全球的一体化和社会的信息化， 2G 系统对全球漫游和频谱利用率及数据业务方面的不足日益尖锐起来。为了适应大众对移动通信个人化、智能化、多媒体化的需求，电信业界开始关注第三代移动通信标准(3G)，并在各方努力下，3G 的无线接口技术标准逐步趋于融合，最终于1999 年 11 月国际电信联盟(ITU)和其他电信标准实
15、体，确定了一个全球统一的无线接口标准 IMT-2000。 第三代移动通信系统的目标是高效地提供不同环境下的多媒体业务并实现水陆空的全球覆盖，因而它要求实现多种网络的综合，包括不同的无线网的综合、移动网和固定网的综合等。 基于最优 VBLAST 子集最小平均 BER 准则的一种天线选择算法 第三代(3G)以多媒体业务为主要特征，其中最具代表性的有北美的 CDMA2000、日本与欧洲开发的 WCDMA 及我国 TD-SCDMA 三大系统。从技术上看，它是 2G 系统适配信道与用户二重动态特性的基础上又引入了业务的动态性，即在 3G 系统中，用户业务即可以使单一的语音、数据、图像，也可以使多媒体业务，且用户选择业务是随机的，这个第三重动态性的引入使系统大大复杂化。所以第三代是在二代数字化基础上的、以业务多媒体为主要目标，全面考虑并完善对信道、用户二重动态特性匹配特性，并适当考虑到业务的动态性能，尽力采用相应措施予以实现的技术。采用了： 1. 对 CDMA 扩频方式一分为二，一方面扩
