MIMO高速数据传输技术及其与OFDM技术的结合

MIMO(Multiple-input multiple-output)多输入多输出技术是新一代移动通信系统的关键技术。而MIMO与OFDM技术的结合是其中研究的热点。本文首先讨论了MIMO通信系统的结构和基本工作原理，同时还介绍了MIMO空时编码方案的三种方式。然后给出了应用于无线局域网中的MIMO OFDM传输系统的实现方案，并分析了其工作机理。     

MIMO系统中的空时编码技术

下一代移动通信系统必须具有更高的传输速率和更好的传输性能,多输入多输出(MIMO)天线技术能够极大提高系统的信道容量从而满足要求.为了提高频率利用率和传输可靠性需要研究MIMO系统中的空时编码技术,文章介绍了目前主要的空时编码技术:空时格状编码和空时分组编码技术,同时指出MIMO系统在天线相关性、接收端复杂性、与单天线系统整合等方面仍存在问题.     

LTE中的MIMO技术研究

LTE(长期演进)Release 8标准支持传输分集中的多天线操作,也支持4重空分复用中的多天线操作。与WCDMA(宽带码分多址接入)相比,由于采用OFDMA(正交频分多址接入)技术的MIMO(多输入多输出)具备能够有效处理多径干扰的能力,因而它具有某些优越特性。文章首先分析了MIMO的工作原理,然后描述了MIMO传输模式。     

短波单载波空时分组码的频域均衡研究

短波通信受多径衰落、干扰复杂等影响严重。空时分组码(Space Time Block Code,STBC)技术在无需增加频谱资源和天线发射功率的前提下,可以利用多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)信道提供的分集增益提升传输可靠性。分析短波MIMO研究现状,提出短波单载波STBC频域均衡(Frequency-Domain Equalization,FDE)系统架构,针对短波信道引入的码间干扰研究MIMO MMSE-FDE均衡技术,并将单载波STBC频域均衡与时域均衡及短波现有波形进行仿真对比。仿真结果表明,相较于短波现有波形,单载波STBC频域均衡系统的可靠性有较大幅度提升,且性能与STBC时域均衡接近,但计算复杂度远低于STBC时域均衡。     

MIMO系统中空时分组编码仿真实现

空时分组码是一种结合信道编码和分集技术的新型的编码和信号处理方法。它可以不需增加带宽,大幅度的提高无线通信系统的信息容量和传输速率,从而提供远高于传统单天线系统的频带利用率。采用广义平稳非相关散射下的多径时变瑞利信道模型,对多输入多输出（MIMO）系统中空时分组编码进行了仿真研究。仿真结果表明：MIMO系统中正交空时分组编码在误码率性能上优于Alamouti编码。     

时间反转技术对水声多输入多输出系统干扰抑制性能的研究

通过对TRM(时间反转镜)MIMO系统中码间干扰和同道干扰的分析,探讨了TRM技术在水声MIMO系统中的应用潜力.得到了一个通用的TRMMIMO系统的干扰构成表达式,对于典型的浅海水声信道,对TRMMIMO系统的干扰进行了计算;研究了TRM技术对MIMO系统自身的干扰抑制能力与收发阵形结构、信道结构以及发射信号形式等参数之间的关系.并将信干比的计算结果与室外无线信道TRM MIMO中的信干比结果进行了比较,在海底衰减系数较小的水声信道中有更丰富的多径,TRM可以获得更好的空间聚焦性,从而水声TRMMIMO信道中的信干比比室外无线信道中更大.可初步得到结论:TRM技术对水声MIMO系统干扰的抑制能力主要取决于多径的丰富程度,收、发阵元间距和时间反转的阵元数.     

微小区环境下MIMO系统相关性的测量分析

多输入多输出（MIMO）技术应用于移动通信系统中可以提高频谱利用率,增加通信系统的容量．提高用户传输速率,因此,该技术已经成为后3G的关键技术之一。其信道容量不仅和通信环境有关。而且和阵元间信道响应的相关系数有很大的关系。为了对设计的MIMO系统进行评估,则需对其性能进行测试。提出了根据测试相关系数,间接得出信道传输矩阵H的方法。并在实验室环境下,以多天线系统为例。通过采集试验数据。对相关系数做了分析计算。     

三维粗糙面上的MIMO信道模型

多天线构成的多输入多输出MIMO（Multiple-Input Multiple-Output）信道是B3G/4G系统的关键技术之一。文章建立下垫三维粗糙面的MIMO信道模型,用基尔霍夫（KA,Kirchhoff approximation）近似随机粗糙面散射的数值计算方法研究下垫粗糙面产生的随机多路径传输对MIMO信道矩阵的影响,并数值地讨论接收、发射天线阵列位置以及下垫粗糙面几何参数对MIMO系统信道容量的影响。结果表明,双站距离大、天线高度低时,下垫随机粗糙面对MIMO信道容量的影响显著。当天线阵元间距小时,下垫粗糙面将显著增大MIMO系统信道容量;当天线间距大时,粗糙面减小MIMO系统信道容量。     

多径信道下MIMO系统发送天线数估计

为了解决认知无线电或信号截获中多径信道下MIMO系统发送天线数估计问题,首先分析了现有模型在多径信道下失效的原因,将MIMO多径信道模型等效变换出一种虚拟信道矩阵,从而建立多径信道下MIMO系统发送天线数估计模型;然后,利用随机矩阵理论中协方差矩阵最小特征值分布的相关研究结果,证明了时不变瑞利信道的协方差矩阵最小特征值收敛于第二类Tracy-Widom分布,分析了该特点对发送天线数估计的影响,并提出一种改进的RMT估计算法来估计多径信道下MIMO系统发送天线数.最后对改进算法进行了仿真验证,结果表明在低信噪比和小数据条件下,改进算法的估计性能相比RMT算法有较大提升.     

空时编码在卫星通信系统中的应用

无线数据传输发展迅速,人们对数据服务的要求也越来越广泛。卫星传输信道存在着多径衰落,而且频谱带宽有限,而空时编码(STC)作为对抗多径衰落的有效办法,同时能够趋近多输入多输出(MIMO)信道理论上的容量极限,日益引起人们的重视。探讨了空时编码(STC)在卫星通信系统中的应用,并进行了性能比较,表明空时编码(STC)能够带来更好的效果。     

MIMO无线通信系统的信道建模

MIMO信道的空时特性是决定空时信号处理的关键,一个体现信道衰落特性的MIMO信道模型对MIMO技术的研究和应用是至关重要的。本文回顾了MIMO信道建模的发展,阐述了几个典型的信道模型,指出其适用范围,给出了几个需进一步考虑的关键特性。     

三维MIMO信道物理模型的统计特征

提出以散射矩阵来概括并简化电波传播过程中散射体对电磁波的影响,并对传统的距离分集和极化分集多入多出（MIMO）信道模型进行扩展,建立了一种可以应用于各种分集情况的三维通用MIMO物理信道模型。再以此模型为基础,对三维环境中的MIMO信道统计特征进行了研究,推导出任意情况下交叉极化鉴别度（XPD）和子信道间相关性的计算方法,并进行了仿真验证。仿真结果表明从文中所提出信道模型提取得到的统计特征与理论分析的结果是相符的。     

一种短波MIMO系统模型及适用性分析

在现有Gesbert多输入多输出(MIMO)系统模型的基础上,结合短波天波信道的传播特点,建立了一种短波MIMO系统模型。所建立的模型是一种解析模型,可由接收天线相关矩阵、发射天线相关矩阵以及传播模式相关矩阵产生。通过对该模型进行适用性分析发现,其与实际HF MIMO系统的信道矩阵具有相同的秩特性。该模型避免了直接测量HF MIMO信道矩阵的复杂性和局限性,可以用于进行HF MIMO系统容量计算。     

基于阵列流形分离的多输入多输出信道模型

基于三维阵列流形分离技术,建立了一种天线独立的随机多输入多输出(MIMO)信道模型。将天线阵列的导向矢量进行球谐基函数展开,实现了天线阵列和无线传播环境的分离。对分离出的无线传播环境部分单独进行基于空间相关性的统计建模,得到了一种天线独立的解析MIMO信道模型。所建模型可方便用于MI-MO系统性能评估与分析设计。以圆柱阵列和球阵列为例,仿真验证了新模型的正确性和有效性。     

MIMO雷达技术发展综述

多输入多输出(MIMO)雷达是通过多个发射端发射特定波形,多个接收端接收各路散射信号并进行联合处理的新体制雷达系统。文中综述了MIMO雷达的技术发展历程,主要介绍了两种典型的MIMO雷达体制及MIMO雷达性能的优越性,总结了MIMO雷达关键技术和实验系统的研究进展,并对MIMO雷达的未来发展进行了思考和展望。     

天线选择技术在MIMO中的应用

MIMO系统是当今无线通信领域的重要技术,但是它存在一个严重的缺陷:随着天线数量增多,系统的复杂度和成本大大增加。天线选择技术被认为是降低MIMO系统复杂度的有力方案。本文详细阐述了天线选择技术在MIMO系统中的应用,它能在保证系统传输速率的同时降低复杂度和误码率。     

能量高效超密集网络的最优部署

为使能量效率最大化,采用随机几何方法对多小区多用户MIMO蜂窝网络的上行链路进行建模,改进系统功耗模型,得到一个关于基站密度、发送信号功率、基站天线数、小区用户数以及导频复用因子的能量效率最大化问题.求解该问题,可得到最优的网络部署方案以及各最优参数与硬件特性、传播环境之间的关系.仿真与数值计算结果显示,超密集网络部署可以显著提高能量效率,但是随着基站密度的进一步增加,能量效率的提升很快饱和.更有趣的是,能量效率最优化所确定的部署方案恰为大规模MIMO情形.     

应用酉变换近似消息传递的大规模MIMO接收机设计

由于天线间距较近和一些非白高斯干扰,大规模多输入多输出（Multiple-Input Multiple-Output,MIMO）系统的信道矩阵存在如列相关、低秩和非零均值等“病态”特征,给基于近似消息传递的迭代接收机算法造成了严重的性能损失。为此,提出了一种基于酉变换近似消息传递(Unitary Transformation Approximate Message Passing,Ut-AMP)的接收机算法。首先针对均值非零、列相关和条件数过大三种常见的病态特征,分析了酉变换的必要性;其次,利用变量间的马尔科夫特性将大规模MIMO系统进行因式分解和因子图建模,推导了联合置信传播、平均场和Ut-AMP的消息传递算法,并与现有算法的复杂度进行了对比;最后建立大规模MIMO接收机模型,对所有相关算法进行数值仿真。仿真结果表明,所提接收机算法能够以复杂度略有提升为代价,在病态信道矩阵环境中大幅提升接收机的鲁棒性,具有很高的研究和应用价值。