基于MATLAB的MIMO系统预编码性能仿真

在其他的前提一样的情形下，

以最小均方误差为基准的

< br>MMSE

算法比简单的线性检测算法

ZF

算法，

所得误差更

小，噪比的变大而减小导致系统传输 得可靠程度会跟着变化。

关键词：

MIMO

信号检测

预编码

MATLAB

- 1 -

ABSTRACT

In

mobile

communication

system,

multi

input

multi

output

technology

(Multiple-Output Multiple-Input, MIMO) is a technology that uses multiple transmit

and

multiple

receive

antennas

for

wireless

transmission.

MIMO

technology

can

not

increase

the

system

bandwidth

and

transmission

power,

and

exponentially

improve

the

capacity

of

wireless

channel,

which

has

been

adopted

by

many

international

communication standards as the basic key technologies, such as LTE 4G system. This

technology

can

achieve

the

transmission

efficiency

and

transmission

reliability

by

changing the number of transmit and receive antennas, that is, the spatial multiplexing

gain

and

the

spatial

diversity

gain

of

MIMO

channel

are

used

to

improve

the

transmission efficiency.

MIMO

technology

need

to

configure

multiple

antennas

at

the

receiver

and

transmitter, and then make the signal through a number of receiving and sending end,

in

order

to

improve

the

quality

of

communication.

This

paper

mainly

studies

the

spatial multiplexing MIMO system precoding and signal detection technology. At the

transmitter, it can not only effectively suppress the interference, but also simplify the

computation

complexity

of

the

receiver

data

demodulation.

In

this

paper,

the

linear

signal detection and pre coding technology are introduced and discussed in detail. In

order to verify the performance of the MIMO system, the simulation was carried out

with the aid of MATLAB computer software. The results show that, under the same

conditions, the MMSE algorithm has better performance than the ZF algorithm, and

the transmission reliability of the system is gradually reduced with the increase of the

signal to noise ratio.

Keywords: MIMO; signal detection; precoding;

MATLAB

- 2 -

目录

摘要

......................... .................................................. .................................................. ................ - 1 -

ABSTRACT

.

....... .................................................. .................................................. ..................... - 2 -

目录

......................... .................................................. .................................................. ................ - 3 -

第一章

绪论

.

........................... .................................................. .................................................. - 4 -

1.1

研究背景

.

.................................................. .................................................. .................. - 4 -

1.2

研究现状

.

.................................................. .................................................. .................. - 5 -

1.3

研究内容

.

.................................................. .................................................. .................. - 8 -

第二章

MIMO

系统信号检测算法

.... .................................................. ..................................... - 9 -

2.1 MIMO

系统简介

................... .................................................. ...................................... - 9 -

2.2

无线信道及数学模型

.

............................................. .................................................. ... - 1 -

2. 3 MIMO

信道容量

................... .................................................. ................................... - 12 -

2.4 MIMO

检测算法

................... .................................................. .................................... - 14 -

2.5

本章小节

.

.................................... .................................................. ............................... - 17 -

第三章

MIMO

预编码技术研究

..... .................................................. ...................................... - 18 -

3.1

系统模型

.

.................................................. .................................................. ................ - 18 -

3.2 ZF

预编码

........... .................................................. .................................................. ..... - 19 -

3.3 MMSE

预编码

.

< br>............................................... .................................................. ........... - 20 -

3.4

本章小节

.

.................................... .................................................. ............................... - 20 -

第四章

MIMO

预编码算法仿真

..... .................................................. ...................................... - 21 -

4.2MTALAB

简介

..... .................................................. .................................................. .... - 21 -

4.2

仿真结果分析

.

.................................. .................................................. ......................... - 22 -

4.3

本章小结

.

.................................... .................................................. ............................... - 25 -

第五章

总结

.

........................... .................................................. ................................................ - 26 -

参考文献

........ .................................................. .................................................. ........................ - 27 -

致

谢

.. .................................................. .................................................. ................................... - 29 -

附录

............ .................................................. .................................................. ........................... - 30 -

- 3 -

第一章

绪论

1.1

研究背景

自二十世纪八十年，计算机 技术和通讯技术在社会的各个方面都获得了巨

大的发展。

由这个 现象可以看出社会已经迈入了信息时代。

无线通讯技术如今变

成 了最受欢迎且最具有潜力得技艺。

该技术如今遍布性很广，

几乎 每个地方都离

不开它，

也是如今最热门的技术。

随着无线通信技术愈来愈快的发展，

该技术也

逐步趋于 成熟，人们对于该技术的要求也高于以往。在移动通信系统中，

MIMO

被称为应用非单一的发出和接受天线进行的无线传输技术。我们知道

MIMO< /p>

通

道信号的空间重复利用增益，

使得该系 统增加信道容量，

进而改善空间分集增益

能够加强的信道传送的 坚实水平。

此技术可以通过改变收发天线数，

来实现这种

增益的提高。因而

MIMO

对于

LTE

系统中是一项很关键的技术。

在无线通信中，更快的传输速率是如今需要解决的主要问题，也就是需要

减少 频谱带宽和发射功率。

而如今频谱带宽还有发射功率已经接近了饱和，

< br>所以

依靠消耗频谱带宽和发射功率来提高传输速率是不可行的。

< br>此时，

一种新的无需

消耗这两种资源就能提高数据传输速 率的技术方法进入研究范围，

成为了如今世

界通信领域中强聚焦 的热点

:MIMO

无线通信技术。

< /p>

在新的无线移动通讯系统的开发设计之初，

系统性能的主要要求就 是提升所

有用户的数据传输速率。在

LTE

系统中，

LTE Release8

在

20MHz

带宽内的上行

的目标峰值达到了

100Mit/s

，其下行目标峰值达到了

50Mbi t/s

，而作为在

4G

系统中的

LTE-Advanced

，其对于数字的速度要求进一步增加，它是 想要将数据

传输速率在速度较低的情况下峰值速率为

1Gbit /s

，在高速移动情况下，为

100Mbit/s

。

MIMO

空间重复利用技术从本质上讲，其实是 把单一的速度高的数

据流变换为若干个速度较低的数据流，

进而 使这些低速数据流通过独立的编码调

制与发射，

由于无线通信中 得多径传播效应达得存在，

通过它可以使得加快数据

传递速率和 频谱利用效率。

以此为基础的理想状况下，

空间复用技术无需再 附加

另外的带宽资源和天线发射功率，

就能够达到用增加天线的 数量来增加系统的容

- 4 -

量以及速率的目的，而且这种增长 关系是某种线性关系。但是应用

MIMO

空间复

用技术将传输速率提高的，

同时带来了数据流之间相互干扰的问题，