LTE-Advanced系统中的MIMO技术研究

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LTE-Advanced系统作为LTE(Long Term Evolution)系统的平滑演进,继承了LTE系统的多入多出(MIMO)和正交频分复用(OFDM)等物理层关键技术。同时,LTE-Advanced作为3GPP向国际电信联盟(ITU)提交的IMT-Advanced候选技术方案,它需要达到或超过ITU对IMT-Advanced系统的性能需求指标。MIMO技术在LTE-Advanced系统中扮演着非常重要的角色。单用户MIMO(SU-MIMO)技术有利于提高LTE-Advanced系统的单用户峰值速率和小区峰值频谱效率性能;多用户MIMO(MU-MIMO)技术有利于提高LTE-Advanced系统的小区平均频谱效率性能;网络协作MIMO(Network-MIMO)技术有利于提高LTE-Advanced系统的小区边缘频谱效率性能。本文的目标是研究LTE-Advanced系统中的下行MIMO技术。基于MIMO技术现有技术成果,研究改进的MIMO技术算法方案,通过分析和仿真验证,找到适合于各种MIMO技术的优选算法方案。然后研究三种MIMO技术的综合应用,最后给出一种LTE-Advanced系统中的MIMO技术应用方案。本文的主要工作包括以下几个部分:研究LTE-Advanced系统概述、物理层关键技术和物理信道处理过程等,为后续的研究提供理论基础。总结LTE-Advanced系统中SU-MIMO技术的标准化进展,研究接收端的信号检测算法方案。针对现有算法不能同时应用于空间复用和发射分集的不足,研究一种改进的算法方案,改进算法不仅克服了现有算法的不足,而且其误码率性能比合并和最大似然算法在各误码率值上都好近1个dB。研究LTE-Advanced系统中MU-MIMO技术实现方案。通过对现有方案仿真比较,得出理想反馈BD方案性能最优。针对该方案反馈开销极大的缺点,研究一种改进的有限反馈BD方案,与理想反馈BD方案相比,改进方案在性能损失极小的前提下,将反馈开销降低了10倍以上。研究LTE-Advanced系统中Network-MIMO技术实现方案。针对现有方案的不足,基于TD-SCDMA系统中利用扩频技术提高信噪比的思想,研究一种改进的Network-MIMO方案。仿真结果表明,改进方案的性能优于现有的两种方案。研究三种MIMO技术的综合应用,最后给出了一种LTE-Advanced系统中下行MIMO技术应用方案。
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