蜂窝网络中多输入多输出信道的设计和性能分析

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MIMO(多输入-多输出)是一种工具。它增加了多个天线到Rx和Tx之间的蜂窝网络的性能,尤其是对于通信链路而言。本论文一个完整的手机网络中MIMO的基本要求进行了概述。首先给出了一些基本的通信理论。从基站到移动设备的传输通常称为下游,前向链接或下行。相应地,从一个移动设备向下传输到基站,则成为反向链接和上行。本文对通信发射部分和接收部分介绍的同时,也对如何优化系统中的元素以提高通信系统性能进行了讨论。第二章中,对主要的无线电传播现象进行了讨论。在本部分中,主要的无线电传播现象是多径衰落,阴影衰落和不同类型的小规模衰落。并且这里还给出了主要参数的信道特性的概述。之后,介绍了MIMO通信的话题,包括MIMO系统的分类和信号模型中使用这项工作。信道容量的多个天线接收和/或发射机。其次是MIMO信道建模的不同方法。本章的结尾部分对一些算法应用于MIMO系统综述。应用MIMO会对整个系统的设计带来一些挑战,如有限的信道带宽和不利的信道环境(例如衰减和多径效应)。在第四章中,介绍了MIMO无线通信系统的设计,它通过最大化多样性来提高传输可靠性或增加最大复用增益来支持高数据率。因此MIMO系统的信道容量和频谱效率通常高于SISO系统。这是通过使用多个天线在发射机和接收机来实现的。在多分支的接收机中,多个射频(RF)前端集成在同一平台。多个调制信号同时传输和接收射频前端使用这些平台。多分支的MIMO收发器是一个简单的MIMO收发器体系结构,可以提高力量和分集增益。下图描绘出了有N个发射机天线和N个接收机天线的多分支收发器,它使用多个并行的射频前端,射频前端的数量等于天线的数量。在接收机基带处理单元表示N个基带路径中信号恢复同时获得分集增益的接收机。本文的目的是介绍有多个射频前端的MIMO系统的设计和性能分析。它采用了多个平行的射频前端,且射频前端的数量和天线的数量是相等的。在接收端基带处理单元给出N个收到的基带路径来恢复信号并且获取多样性增益。多个射频前端应用在多天线设计中,这样通常会增加系统的复杂性并且增加在射频环节的硬件成本;另外,天线数量的增加也会引起射频电路的失配和串扰问题。这些问题限制了接收端的可以应用天线的数目。为了克服以上问题,这里整个MIMO系统只采用单个射频前端,有效地降低了系统的复杂度以及射频环节的成本,并且实现了低功耗的紧凑设计。最后,本文设计的MIMO系统,其性能分别通过单用户模式和多用户模式在固定的物理层模式下进行了分析。评估在固定物理模式下信道智能分配时,用到了下行接入点方案。由于HW带来的扭曲效应会使整个链路的性能严重下降。因此,在信道性能良好时HW带来的扭曲效应在某些情况下会最终决定链路的最佳性能。
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