【摘 要】
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随着第五代移动蜂窝网络技术（5th Generation Mobile Communication Technology,5G）的快速发展和日渐成熟,将5G技术应用于智能驾驶领域的智能网联汽车已成为未来交通领域的研究热点,而无线传输的开放性和车辆的移动性是车联网应用的重要瓶颈。针对这一现状,车载网络与5G技术的结合将为交通道路管理和提高用户体验这两方面提供有力的技术支持,但在车载网络通信过程中将面
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随着第五代移动蜂窝网络技术（5th Generation Mobile Communication Technology,5G）的快速发展和日渐成熟,将5G技术应用于智能驾驶领域的智能网联汽车已成为未来交通领域的研究热点,而无线传输的开放性和车辆的移动性是车联网应用的重要瓶颈。针对这一现状,车载网络与5G技术的结合将为交通道路管理和提高用户体验这两方面提供有力的技术支持,但在车载网络通信过程中将面临着海量数据的传输,因此需要新颖的网络架构来支持大数据传输的应用场景。作为多天线技术之一的大规模多输入多输出（Massive Multiple Input Multiple Output,Massive MIMO）技术充分利用所有天线来同时传输独立或相关信息,获得复用和分集增益,成为了解决大比特数据传输的有力技术之一,但是由于多个天线同时保持活跃的状态以及信道的时变性都不可避免的带来了天线间干扰、部署成本增加以及性能较差等问题。而空间调制技术（Spatial Modulation,SM）的传输速率太低不满足大数据传输的应用场景。为了在提高系统传输速率的同时,避免系统性能恶化,研究者通过增加激活天线数目以及选择不相邻的天线进行传输信息,在损失较少性能的前提下尽可能的提高传输速率,这就是广义空间调制技术（Generalized Spatial Modulation,GSM）。本文以GSM系统作为研究对象,重点研究如何对GSM系统进行改进来提升传输速率以及如何提高改进后的GSM系统性能。本文的主要工作与创新点如下:1.针对具有分集增益的GSM系统传输速率低的问题,本文提出一种基于双星座模式的GSM系统（Dual Mode GSM,DM-GSM）。该系统相较于GSM系统的不同之处在于发射端的所有发射天线均同时发送信息,故该系统可以有效的提升传输效率。相较于MIMO系统,该系统在发射端使用了不同功率的星座模式来对应不同的天线组合,故该系统在接收端可以利用功率索引来检测天线组合索引以便进一步改善系统的性能,实现了GSM与MIMO技术的结合。2.以DM-GSM系统作为研究基础,提出一种基于多种星座模式的GSM系统（Multiple Mode GSM,MM-GSM）。该系统与DM-GSM系统的主要区别在于发射端将采用更多的星座模式。虽然MM-GSM系统使用多种星座模式从而增加天线组合所携带的索引比特,但是由于该系统总功率的限制,故需要对多种星座模式的功率进行合理分配。3.针对MM-GSM系统由于发射端工作过于复杂造成的接收端检测困难、系统性能恶化的问题,本文提出一种天线组合选择算法。该算法综合考虑了信道之间的相关性以及信道增益,优化了在相关信道下的天线组合分配,以此来对应MM-GSM系统的多种星座模式。仿真结果表明,在误码率为10-3且具有相同频谱效率的前提下,采用本文所提天线组合算法的MM-GSM系统性能与本文所提天线组合算法的GSM系统、选择随机天线组合的GSM系统以及采用接收端天线组合算法的GSM系统相比,前者可分别获得约1d B、2d B和1.3d B的信道增益。4.针对MM-GSM系统发射端星座模式较多且在总功率必须一致的前提下,星座模式之间的幅度差异性越来越不明显,进而导致MM-GSM系统性能较差的问题,本文提出一种适用于MM-GSM系统的星座图。该系统的星座图设计为环形的结构来进一步扩大星座点之间的欧氏距离,同时不同星座模式之间增加星座点的初始相位差异,不再仅仅通过星座图的幅度来区分,增大了多种星座模式之间的差异。仿真表明,在误码率为10-4时,采用优化后的多种星座模式的MM-GSM系统相比于采用传统多种星座模式的MM-GSM系统将获得约1.8d B的信道增益。
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