论文部分内容阅读
2019年是第五代(Fifth Generation,5G)移动通信的元年,以增强移动宽带(enhanced Mobile Broadband,eMBB)、超低时延高可靠(Ultra Reliable Low Latency Communications,URLLC)和超大规模机器通信(Massive Machine-Type Communications,mMTC)为代表的5G应用对现有的移动无线通信技术提出了很高的要求,迫切需要新型无线传输技术的发展。本文针对现有第四代移动(Fourth Generation,4G)关键技术—多输入多输出正交频分复用传输技术(Multiple-Input Multiple-Output Orthogonal Frequency Division Multiplexing,MIMO-OFDM)的一些的问题,以现有新型的索引调制(Index Modulation,IM)为基础,研究新型MIMO-OFDM传输技术,并基于通用软件无线电平台(Universal Software Radio Peripheral,USRP)搭建了有关系统的硬件测试系统,在真实无线信道下进行验证所研究的新型MIMO-OFDM传输技术的性能。本文具体工作如下:首先,本文从理论方法研究和实验方法研究两方面概括了索引调制传输技术发展情况和研究现状。其次,本文介绍了基于空间调制(Spatial Modulation,SM)和索引调制的正交频分复用(OFDM with IM,OFDM-IM)的新型多输入多输出正交频分复用传输技术,并在长期演进(Long-Term Evolution,LTE)标准中的扩展车载通信模型(Extended Vehicular A model,EVA)多径信道下进行了两种新型传输技术的误码率(Bit Error Rate,BER)性能的对比。然后,本文提出了基于增强型空间调制(Enhanced SM,ESM)的正交频分复用传输技术,并与基于传统空间调制的正交频分复用传输技术进行了性能对比,通过蒙特卡罗方法完成了有关仿真。同时还利用美国国家仪器公司(National Instrument,NI)推出的USRP软件无线电平台设计并搭建了用于性能对比的硬件测试系统,在实际无线通信信道中验证了基于增强型空间调制的正交频分复用传输技术的性能优势。随后,本文将链路自适应技术引入到了增强型空间调制的正交频分复用中,提出了基于自适应功率分配的增强型空间调制的正交频分复用传输技术,联合利用ESM信号星座的不对称性和MIMO系统天线功率的不对称性来进一步提升系统的性能,并推导了最优功率分配矩阵的闭式解。另外还搭建了基于NI USRP通用软件无线电平台的硬件测试系统,在实际环境中对比功率分配方案与等增益方案的性能。最后,基于蒙特卡罗方法的仿真结果和基于硬件系统的实验结果均表明所提功率分配算法能获得更好的系统性能。最后,总结了本文的主要内容并概述了未来可能的研究方向。