MIMO-OFDM无线通信系统中高速传输技术研究

武汉工业学院毕业设计设计题目：MIMO-OFDM无线通信系统中高速传输技术研究姓名赵羽佳学号071203206院（系）数理科学系专业电子信息科学与技术指导教师陈良艳2011年6月7日目录摘要................................................................................................................................IAbstract........................................................................................................................II1绪论...........................................................................................................................11.1移动通信技术的发展及演进...........................................................................11.2研究内容及创新点...........................................................................................21.3论文结构...........................................................................................................32下一代移动通信系统物理层关键技术基础...........................................................42.1OFDM技术......................................................................................................42.1.1OFDM基本原理与模型........................................................................42.1.2信道估计技术.........................................................................................62.2MIMO技术......................................................................................................72.2.1空间复用技术.........................................................................................82.2.2空间分集技术.........................................................................................92.2.3智能天线及波束成形技术...................................................................102.2.4宽带多径信道下的MIMO技术.........................................................112.3SC-FDE技术..................................................................................................113无循环前缀的单天线传输系统的均衡算法..........................................................153.1无循环前缀的OFDM系统.........................................................................1553.1.1无循环前缀OFDM系统结构.............................................................153.1.2无循环前缀OFDM系统的单抽头MMSEturbo频域均衡算法......163.2.3仿真结果...............................................................................................223.3无循环前缀的SC-FDE系统.........................................................................243.3.1无循环前缀SC-FDE系统结构...........................................................243.3.3仿真结果...............................................................................................30结束语..........................................................................................................................33谢辞..............................................................................................错误!未定义书签。参考文献......................................................................................................................35I摘要尽管迄今为止已经涌现出了大量的通信技术，尽管通信系统经过了一代又一代的演进，但是归根到底通信的不断发展不外乎在追求两个最根本的目的—更高的传输速率和更高的传输可靠性。现在是第三代移动通信系统的时代，人们正在体验着码分多址技术(CDMA)所带来的方便快捷，然而在移动通信的研究领域和工业领域却正在酝酿着新的技术革命，那就是以正交频分复用技术(OFDM)为核心的下一代移动通信系统。在3GPPLTE标准中己经以正交频分多址(OFDMA)和单载波频分多址(SC-FDMA)的形式将OFDM和单载波频域均衡(SC-FDE)技术确立为物理层的传输方式，并且在基站端和移动台配备多根天线来发挥多天线技术(MIMO)的优势，这预示着OFDM,SC-FDE和MIMO技术在下一代移动通信系统中的核心地位。本论文将针对这三种技术，以更高的传输速率为目的，提出一些传输方案设计和相应的均衡算法。关键词：正交分频复用；多天线技术；单载波频分多址IIAbstractManytechnologieshavebeenproposed,andcommunicationsystemhasalsobeendevelopedfromonetoanothergenerationsofar,butthemotivationofthisdevelopmentisquitesimple,whichistherequirementforhigherdatarateandhigherreliability.Nowwearein3Gageandtheconveniencebroughtbycodedivisionmultipleaccess(CDMA)shockseveryone.However,anewcommunicationrevolutionisabulidinginbothfieldsofresearchandindustry,whichwillleadusintothenextgenerationsystemwithorthogonalfrequencydivisionmultiplexing(OFDM)asitskeytechnique.In3GPPlongtermevolution(LTE)standard,OFDMandsingle-carrierfrequencydomainequalization(SC-FDE)arechosenasthephysical-layertransmissionmodesintheformoforthogonalfrequencydivisionmultipleaccess(OFDMA)indownlinkandsingle-carrierfrequencydivisionmultipleaccess(SC-FDMA)inuplink,andmultipleantennasarealsoagreedtobeemployeonthebase-stationsandmobiledevicestomakemultiple-input-multiple-outtput(MIMO)technologyrealized.AllofthemindicatethatOFDM,SC-FDEandMIMOhavebeenconfirmedasthekeytechnologiesinthenextgenerationcommunicationsystem.Inthisthesis,thesetechnologiesareconsidered,andsometransmissionschemesandcorrespondingequalizationalgorithmsareproposedwiththeaimofmuchhigherdatarate.KeyWords:OFDM;MIMO;SC-FDMA11绪论1.1移动通信技术的发展及演进从1897年首次无线电通信的成功算起，无线通信己经发展了一百多年，然而要说其真正鼎盛的时期无疑应当是从上世纪八十年代到今天这一段时间。在这三十几年中，民用移动通信系统蓬勃发展，通信技术经历了从模拟到数字的跃进，业务体验经历了由语音通信到视频交流、移动办公的转变，与通信相关企业也如雨后春笋，它们乘着通信科技革命之风陆续跻身世界五百强的行列之中。如果要总结历史上对人类生活方式有深远影响的事件，无线通信的入围是无疑的。作为跨世纪的一代人，我们能够亲身体验这一伟大的科技成果所带来的快捷便利是非常幸运的。移动通信的高速发展，要从第一代移动通信系统(1G)说起，美国的AMPS系统、英国的TACS系统、北欧的NMT系统和日本的NAMTS系统是第一代移动通信系统的代表[1]。“大哥大”、“模拟通信”、“频分多址(FDMA)”是第一代移动通信系统留给我们的印象。现在看起来第一代移动通信系统简直是落后到无法忍受的程度，但是它的出现让那时的大众第一次见识了无线电的强大力量，吹响了移动通信革命的冲锋号。随着数字信号处理技术的发展，出现了迄今为止移动通信历史上最浓墨重彩的一笔—全球移动通信系统(GSM)，它宣告了数字移动通信时代的到来。GSM系统，作为第二代移动通信系统(2G)的集大成者，无论是从广度还是从深度上都对人类生活产生了巨大影响。就在GS