【正文】 種無線通信國際標(biāo)準（如 3G、無線局域網(wǎng)、無線城域網(wǎng)標(biāo)準等）中不斷的嶄露頭角，人們有足夠的理由相信，MIMO 技術(shù)必將成為下一代移動通信系統(tǒng)中的一項關(guān)鍵技術(shù)。在 和 開創(chuàng)性的工作以后，無線通信領(lǐng)域內(nèi)掀起了 MIMO 技術(shù)的研究熱潮，有關(guān) MIMO 技術(shù)理論和實踐方面的研究成果層出不窮。后來由貝爾實驗室的 和 做了開創(chuàng)性的工作。此外，MIMO 傳輸技術(shù)能較好的支持未來移動技術(shù)新的分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。 在采用多天線發(fā)送和多天線接收的無線通信系統(tǒng)中，如果不同的發(fā)送天線距離足夠遠且不同的天線之間也足夠遠，可以認為個發(fā)送天線間子信道是相互獨立的。MIMO 的最大作用就是大大提高了頻譜效率，統(tǒng)容量需求的不斷增加和有限的無線頻譜資源之間的矛盾一直是推動無線通信技術(shù)不斷革新的重要技術(shù)問題之一。一般來說多徑要引起衰落，但是對于一個 MIMO 系統(tǒng)來說，多徑反而成為了一個可以加以利用的因素。 由于該技術(shù)可以再不增加帶寬的基礎(chǔ)上大大提高通信系統(tǒng)的容量和頻譜利用率，已成為 4G 技術(shù)所必須采用的關(guān)鍵技術(shù)。不過由于物理尺寸的限制，特別是對移動終端，實際可以使用的天線數(shù)受到一定的限制?？臻g復(fù)用 MIMO 中不同的子流擁有不同的空間特征使得它們能夠在接收機端被有效分離，在成倍提高系統(tǒng)容量的同時不增加任何的頻譜占用。MIMO 的主要實現(xiàn)形式有空時編碼方式和空間復(fù)用方式，空時編碼是面向獲取空間分集增益的，而空間復(fù)用的目標(biāo)則是獲得盡可能高的譜效率。 為了提高頻率資源的利用率，人們想到了利用無線信道的空間資源，MIMO技術(shù)被廣泛的研究并得到了較大的發(fā)展。在這樣一個通信飛速發(fā)展的時代，無線移動通信方向決定著技術(shù)的發(fā)展革新。從仿真結(jié)果我們可以看出低速到中等的數(shù)據(jù)傳輸速率下，迭代多波束形成算法要大大優(yōu)于迫零算法。這里的多用戶高斯廣播信道是在發(fā)射器和接受器上安裝多個天線而成。隨后介紹 OFDM 模型，對其中的幾個關(guān)鍵技術(shù)進行了簡要說明。摘 要MIMO 現(xiàn)在已經(jīng)為未來無線通信體系中的一個重要技術(shù)構(gòu)建。本文先介紹介紹 MIMO 的發(fā)展歷程和發(fā)展情況，再介紹 MIMO 模型，它的關(guān)鍵技術(shù)以及其信道容量問題。本文重點是第五部分，主要介紹一種可以用高斯廣播信道中的迭代多波束形成算法(IMB)，這種算法在天線配置上很靈活，而且在較低的平穩(wěn)的數(shù)據(jù)傳輸速率下表現(xiàn)出了良好的性能。然后通過仿真把 IMB 和傳統(tǒng)的 ZF 進行的誤碼率性能的比較。關(guān)鍵詞：MIMO OFDM 廣播信道 迭代多波束形成算法ABSTRACTMIMO has bee an important technology in future wireless munications systems. The Multiple Input Multiple Output technology can dramatically increase capacity. MIMO will bee one of the key technology of the next wireless munication system. This article first introduced the development process of MIMO and development, and then introduced the MIMO model, its key technologies, as well as its channel capacity. Then we will introduce the OFDM model andgive a brief description about its key technologies.This article focuses on Part V. We consider multiuser Gaussian broadcast channels with multiple antennas at both transmitter and receivers. An iterative multiple beamforming algorithm is proposed, which is flexible in the antenna configuration and performs well in low to moderate data rates. Its bit error rate performance are pared with the ones achieved by the traditional zeroforcing method. From the simulation results we can see that the iterative multibeam forming algorithm is much better than the zeroforcing algorithm at a low to moderate data rates.Keywords：MIMO OFDM Broadcast channels Iterative Multiple Beamforming (IMB)目錄第一章 緒論 .........................................................1 引言 ............................................................1 MIMO 的發(fā)展概述 ................................................1 MIMO 技術(shù)發(fā)展過程 ..............................................2 MIMO 的研究狀況 ................................................3 本文的主要工作 ..................................................3第二章 MIMO 系統(tǒng)描述及幾個關(guān)鍵技術(shù) ..................................5 MIMO 系統(tǒng)模型 ..................................................5 MIMO 的主要技術(shù)術(shù)語 ............................................6 多天線系統(tǒng) ..................................................6 陣列增益 ....................................................7 分集增益 ....................................................7 數(shù)據(jù)管道 ...................................................10 空分復(fù)用 ...................................................10 其它術(shù)語 ...................................................11第三章 MIMO 系統(tǒng)的容量問題 .........................................13 MIMO 系統(tǒng)容量的概念 ...........................................13 不同信道情況下的信道容量 .......................................14 發(fā)送端信道信息未知 .........................................14 發(fā)射端信道信息已知 .........................................15 確定性信道 .....................................................18 SIMO 信道容量 .............................................18 MISO 信道容量 .............................................18 隨機信道 .......................................................19 遍歷容量 ...................................................20 中斷容量 ...................................................21第四章 正交頻分復(fù)用(OFDM)技術(shù) .....................................23 正交頻分復(fù)用技術(shù)描述 ...........................................23 傳統(tǒng)的頻域信道估計和檢測算法 ...................................27第五章 MIMO 信道傳播特性及迭代多波束形成算法 .......................31 無線信道傳播特性 ...............................................31 一種適用于 MIMO 廣播信道的迭代多波束算法 ......................31 算法提出的意義 .............................................31 系統(tǒng)模型與迫零原理 .........................................32 迭代多波束算法（IMB） ......................................33 仿真結(jié)果 .......................................................35 ...................................................35．OFDMMIMO 系統(tǒng)中 .......................................36 復(fù)雜程度比較 ...............................................37 總結(jié) ...........................................................38第六章 結(jié)束語 .......................................................39 文章小結(jié) .......................................................39 需要改進之處 ...................................................39致 謝 ...............................................................41參考文獻 ............................................................59第一章 緒論 引言 在過去的十年中 MIMO 廣播信道在無線通信中所展現(xiàn)的能力已經(jīng)引起了廣泛的關(guān)注。但是現(xiàn)有的這些通信系統(tǒng)對人們所要求的服務(wù)質(zhì)量顯得力不從心，表現(xiàn)在以下幾個方面：現(xiàn)在無線系統(tǒng)的傳輸速度太慢，無法跟進多媒體通信時代的前進速度；現(xiàn)在的通信系統(tǒng)頻率利用效率太差，資源浪費比較嚴重。目前對 MIMO 技術(shù)的研究已經(jīng)取得了相當(dāng)豐富的成果。針對實際應(yīng)用中移動終端天線數(shù)目嚴重受限的情況，近期又有學(xué)者提出混合空時編碼結(jié)構(gòu)，即在系統(tǒng)中同時使用空時編碼和空間復(fù)用來獲得空間分集、復(fù)用增益的折衷。理論上只要接收天線數(shù)量不少于發(fā)射天線數(shù)量，系統(tǒng)容量能夠隨天線數(shù)量呈線性增加，在頻譜資源日益緊張的今天，MIMO 無疑成為現(xiàn)在乃至未來移動通信的關(guān)鍵技術(shù)之一。目前關(guān)于 MIMO 的研究方向包括不同信道條件下、不同系統(tǒng)的的容量分析問題，設(shè)計能夠接近信道容量或者最優(yōu)性能的檢測算法以及信道估計算法等等。 MIMO 的發(fā)展概述 MIMO 技術(shù)以其在容量和性能上的巨大潛能已經(jīng)引起人們的關(guān)注并展開了廣泛的研究。MIMO 是在接收端和發(fā)射端都采用多天線和多通道。下一代無線通信系統(tǒng)對于數(shù)據(jù)傳輸速率提出了更高的要求，如何在有限的頻譜上實現(xiàn)高速率、高性能的數(shù)據(jù)傳輸，是下一代無限通信必須面臨的一個巨大挑戰(zhàn)。信息在這些并行的空間信道中傳遞，數(shù)據(jù)率是可以大大提高的。 MIMO 技術(shù)發(fā)展過程 其實，MIMO 的歷史最早可以追溯到上世紀的 70 年代，那是就有人提出要把 MIMO 技術(shù)引入到通信系統(tǒng)當(dāng)中，但是限于硬件和技術(shù)并未研究出結(jié)果。上個世紀 90 年代早期，他們通過在信息領(lǐng)域的研究，發(fā)現(xiàn)了 MIMO 系統(tǒng)相對于傳統(tǒng)單天線系統(tǒng)的巨大信道容量優(yōu)勢，從理論上指明了利用多天線進行更高頻譜效率傳輸?shù)目赡苄浴?998 年時候，Tarokh 等人討論了用于 MIMO 的空時間碼。使用空時編碼（STC ）是達到或接近MIMO無線信道容量的一種可行、有效的方法。這種空時相關(guān)性可以使接收機克服MIMO信達衰落和減少發(fā)射誤碼。 空時編碼在編碼結(jié)構(gòu)上有很多種方