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WCDMA系统是3G主流标准之一,和第二代通信系统相比WCDMA系统具有更大的系统容量、更好的通信质量、更高的保密性能。WCDMA系统可以将综合宽带数字网的业务延伸到移动环境中,为用户提供包括语音、数据和移动宽带多媒体业务在内的多种业务。为了满足这些无线通信业务和宽带数据业务的巨大需求,无线通信系统对传输的最高速率和容量都提出了更高的要求,如何用有限的无线频谱资源来满足日益增长的通信需求也就变成了一个重要的研究课题。为此,我们必须寻求无线通信领域的革新技术以提高信息的传输速率,才能够解决当前无线通信系统的问题。
在单天线链路系统中,不管采用何等先进的编码技术也仅仅可以使系统的容量接近香农极限,这在实际中往往是远远不够的。MIMO系统在发射端与接收端均采用多天线单元,采用先进的调制方式和信号处理技术,利用无线信道的多径传播,在不同的天线传输不同的数据流,可以在系统不增加带宽与发射功率的情况下大幅度提高无线通信的质量与数据速率,是现代通信领域的重要技术突破。MIMO技术相对于传统的单天线系统,能够大大增加系统容量、提高系统频带利用率、改善系统的性能,使得系统能够在有限的无线频带下传输更高速率的数据。从而成为新一代高数据率、多数据类型无线通信系统的关键技术。MIMO技术是WCDMA标准的可选项,HSDPA作为WCDMA的一种增强技术,便是采用MIMO技术来提高系统容量与下行数据速率的。
由于在WCDMA系统中数据传输信道在物理层中被映射到S-CCPCH信道,所以本文基于WCDMA系统中辅公共控制物理信道,重点讨论了在系统中应用MIMO技术的方案,并进行了计算机仿真。主要完成了以下工作:
1.对MIMO系统的信道容量进行了理论分析讨论,对几种典型系统的信道容量进行计算机仿真,比较了这几种系统之间信道容量的差异,仿真证明了理论的正确,天线数目对信道容量的影响,然后分析了无线信道的特点,建立了多输入多输出系统的信道模型。
2.完成对S-CCPCH信道仿真系统中各功能模块的MATLAB实现。在基本的S-CCPCH信道仿真链路的基础上,增加STTD发送分集和接收分集,利用导频符号进行信道估计,采用相干RAKE接收,建立起双发射天线、双接收天线模型。
3.假设总发射功率相同的前提下,仿真比较了单发射天线、单接收天线和双发射天线、双接收天线的误比特率性能,总结得出MIMO系统的误码率性能远优于SISO系统。并且随着信噪比的增大,本次仿真实现的MIMO系统信道增益可以逼近于其理论值。
论文最后总结了该研究领域亟待解决的一些问题和下一步的研究重点,同时对该领域的发展趋势进行了展望。