本科毕业论文---mimo信道模型的实现.doc

毕 业 论 文（设 计）
论文（设计）题目：MIMO信道模型的实现

姓 名 刘健
学 号 201008121093
学 院 信息科学与工程学院
专 业 通信工程
年 级 2010级
指导教师 朱雪梅

2014 年 5 月 日

18
目 录
1 绪论 1
1.1MIMO技术简介 1
1.2选题背景与意义 3
1.3本文主要工作及研究内容…………………………………………….4
2 MIMO无线信道 5
2.1信道衰落 5
2.1.1大尺度衰落 6
2.1.2小尺度衰落 6
2.2无线信道的数学模型 10
2.4.1瑞利衰落信道 12
2.4.2莱斯衰落信道 13
2.5MIMO无线信道的参数特点 14
3 MIMO统计信道模型 16
3.1概述 16
3.2模型的主要参数 17
3.3空间相关性研究 21
3.3.1空间相关性的定义 21
3.3.3 PAS模型 23
3.4本章小结 26
4 MIMO信道建模 28
4.1 MIMO信道建模流程 28
4.2 相关矩阵 29
4.3 相关系数的产生与分布特征 31
第4章 结论与后续工作 10
4.1 论文总结 10
4.2 后续工作 10
致 谢 11
注 释 12
参考文献 13
附录：英文材料及译文 14

山东大学本科毕业设计论文
摘 要
中文摘要
摘要内容应概括地反映出本论文的主要内容，主要说明本论文的研究目的、内容、方法、成果和结论。要突出本论文的创造性成果或新见解，不要与引言相混淆。通过阅读论文摘要，读者应该能够对论文的研究方法及结论有一个整体性的了解，因此摘要的写法应力求精确简明，以300—500字为宜。论文摘要切忌写成全文的提纲，尤其要避免“第1章……；第2章……；……”这样的陈述方式。例如，
软件无线电是×××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××
论文针对LTE下行物理层的软件无线电设计进行了初步研究。首先，深入理解LTE物理层下行链路的技术特性，主要×××××××××××××；之后根据LTE下行物理层标准，设计了下行物理层的软件代码结构，并对其中的部分重要模块进行了实现。最后对代码进行测试，通过与标准设备提供的数据进行对比，验证了代码功能的正确性。
中文关键词
在摘要的下方另起一行，注明本文的关键词（3—5个）。关键词是供检索用的主题词条，应采用能覆盖/表达论文主要内容的技术词条。按词条的外延层次排列（外延大的排在前面）。摘要与关键词应在同一页。

关键词： LTE，下行物理层，软件无线电，MIMO

ABSTRACT
Software Radio is ××××××××××××××××××××××××英文摘要内容与中文摘要相同。摘要下方另起一行注明英文关键词（Keywords3—5个），中英文关键词要严格对译。

Keywords: LTE，downlink physical layer，software radio，MIMO

第1章 绪论
1.1 ×××××××××××××概述
一篇学位论文的引言或绪论大致包含如下几个部分：1、问题的提出；2、选题背景及意义；3、文献综述；4、研究方法；5、论文结构安排。 问题的提出：要清晰地阐述所要研究的问题“是什么”。 选题背景及意义：论述清楚为什么选择这个题目来研究，即阐述该研究对学科发展的贡献、对国计民生的理论与现实意义等。 文献综述：对本研究主题范围内的文献进行详尽的综合述评，“述”的同时一定要有“评”，指出现有研究状态，仍存在哪些尚待解决的问题，讲出自己的研究有哪些探索性内容。 研究方法：讲清论文所使用的科学研究方法。 论文结构安排：介绍本论文的写作结构安排。写法如下。
软件无线电(Software Radio)是在通用、标准、模块化的硬件平台上，用软件来实现信号处理的无线通信系统设计方法，其主要优点在于灵活性。在软件无线电系统中，信道带宽、调制以及编码方式等均可以动态调整，以适应不同的标准和环境；各通信标准对应各自的软件模块，多模通信设备的实现可以简单地转化为对多个软件模块的灵活调用。在采用软件无线电实现的通信设备中，绝大部分的信号处理模块由运行在通用运算单元GPP（General-purpose processor，例如通用CPU、GPU等）上的软件实现。通常情况下，GPP还运行除通信模块以外的其它软件，这种多软件模块复用GPP的方式赋予软件无线电以先天的低成本的可能性。此外，软件的灵活性使得通信设备随通信标准变化带来的开发、升级、测试周期显著缩短。正是软件无线电技术所具有的灵活性、开放性，以及成本低、开发周期短等优势，使得其非常适合用于研究性、试验性、前瞻性无线通信设备与网络的研发。例如微软公司开发的SoRa平台、GNU Radio的USRP平台、IBM的无线网络云(Wireless Network Cloud)，都是由基于通用IT平台的软件无线电技术发展而来的。
在××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××.
1.2 研究背景与目的
近几年来3GPP LTE发展和应用情况如下：
¨ 2009年1月，LTE规范的3GPP Release 8标准已基本完成；
¨ 2010年2月10日，美国AT&T宣布将在2011年展示其LTE系统。
现有的LTE通信设备均基于硬件实现。在用软件无线电实现LTE方面，已有单独的上行PUSCH信道实现，但与完成LTE eNodeB与用户设备(User Equipment, UE)间完整的协议栈还有很长的一段距离。
此外，Vienna University of Technology设计的LTE Link Level Simulator (MATLAB)基本实现了更为复杂的下行PDSCH信道，然而其设计目的主要在于检验LTE物理层接收端同步和译码的性能，实时性差，无法作为开发软件无线电的基础。
由此可见，LTE软件无线电平台的开发工作仍有待完成。
通过这个课题，我们期望提出一套基于x86个人电脑的无线网络终端软件无线电解决方案，其硬件部分既可以是即插即用的个人电脑外部设备，也可以集成在主板芯片组内部。课题的主要目标包括：
(1) 建立统一、灵活、可扩展的，可以支持多种无线通信协议的软件架构；
(2) 应用诸如IT++等通用的数学函数库资源作为基础，建立通用的信号处理函数库；
作为课题的一个部分，本次毕业设计主要是在对LTE物理层下行链路的结构、过程进行理解的基础上，尝试在x86个人电脑平台上使用C/C++实现LTE FDD物理层下行方向PDSCH信道发送端的部分功能。
1.3 论文的研究工作与内容安排
本论文主要涉及基于GPP的LTE物理层协议下行链路的初步开发，重点在于代码框架的设计和PDSCH信道部分关键模块的实现。
第二章在简要介绍了LTE FDD模式中物理层的结构和基本参数之后，给出了LTE FDD物理层协议中与PDSCH信道相关的重要技术特性；最后说明了PDSCH信道的实现过程。
第三章主要涉及代码的开发。本章首先对设计中涉及的PDSCH信道模块的功能及实现进行了详细说明，继而研究了LTE物理层下行发送端代码的框架设计，最后对设计的PDSCH信道模块在下行发送端框架下进行功能测试，并给出测试结果。
第四章对论文工作进行总结，并计划开发的后续工作。

第2章 LTE FDD物理层PDSCH相关技术特性
2.1 ×××××××××××××
论文一般从本章开始介绍自己的工作。在这一部分表达你自己在论文部分的工作，而不像前一章综述那样主要介绍别人的工作。从这章开始的写法要注意，它是论文作者的研究内容，不能将他人研究成果不加区分地掺和进来。各章之间要存在有机联系，符合逻辑顺序。千万不要大量列举你的源代码（部分核心算法可使用伪码或流程图等形式表示），否则给人的感觉是你的论文没有内容而靠这些来充数。如果论文是设计了相关的算法、协议，可以在章节详细描述，同时要从理论上证明算法的正确性，分析算法的复杂度，注意要与其他算法比较。如果对相关方法进行了仿真或实验，要给出结果比较与分析，具体要阐明仿真/实验环境及参数设置、评价指标、结果图表与具体分析，通过与其他相关方法的比较证明本文方法的正确性、有效性。
正文中在引用他人的地方必须用括号说明文献的出处，一般以出现的先后次序编号，编号以方括号括起，放在右上角，如[1]，[3～5]），然后在全文末单设“参考文献”一节，按标号顺序一一说明文献出处，相见毕业论文写作要求中参考文献的格式。
插图的图题位于图的下方居中，小4号宋体，图要统一标上编号（序号按章节排列，例如第二章的第一个图，写为图2.1，依次类推，第二章的第二个图，写为图2.2；若是第三章的第一个图，写为图3.1）。图中若有分图时，分图号用a）、b）等置于分图之下。插图与其图题为一个整体，不得拆开排写于两页。插图处的该页空白不够排写该图整体时，则可将其后文字部分提前排写，将图移到次页最前面。如图2.1所示：

图2.1 LTE FDD的帧结构
××××××××××××××××××××××××××××××××公式居中写，公式末不加标点，序号按章节编排。公式中用斜线表示“除”的关系时应采用括号，以免含糊不清，如1/(bcosx)。通常“乘”的关系在前，如acosx/b而不写成(a/b)cosx。具体格式如下：
。
（2-1）
（2-2）

2.2 ×××××××××××××
××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××。每段首行缩进2字符，行距1.5倍。正文用小4号宋体，西文和数字用小4号Times New Roman。物理量符号、物理常量、变量符号（如：a(t) , (i-1)Th£t<iTh  , m , n）用斜体，计量单位（如：t·km）等符号均用正体。页眉内容一律用“山东大学本科毕业设计(论文)”，小五宋体。

2.3 ×××××××××××××
××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××。
双天线端口时(天线端口0,1)使用SFBC，获得2倍的空间分集，见下图2.2：

子载波

天线端口

图2.2 双天线端口时的SFBC

第3章 代码设计与测试
3.1 ×××××××××××××
各章题序及标题、各节的一级题序及标题3.1、二级题序及标题3.1.1参见该模版。正文另起一段，数字与标题之间空一格
3.1.1 扰码(Scrambling)
该模块在产生小区专用参考信号时可以重复使用。××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××。
3.1.2 调制(Modulation)
表格的表序与表名置于表上，按章节编号，小4号宋体，若有分页，需在另一页第一行添加续表。如表3.1所示：
表3.1 MCS与调制阶数的对应关系
MCS Index

Modulation Order

3.2 ×××××××××××××
××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××。

第4章 结论与后续工作
4.1 论文总结
结论是对论文主要研究结果、论点的提炼与概括，应准确、简明，完整，有条理，使人看后就能全面了解论文的意义、目的和工作内容。主要阐述自己的创造性工作及所取得的研究成果在本学术领域中的地位、作用和意义。同时，要严格区分自己取得的成果与导师及他人的科研工作成果。 在评价自己的研究工作成果时，要实事求是，除非有足够的证据表明自己的研究是“首次”的，“领先”的，“填补空白”的，否则应避免使用这些或类似词语。
具体而言，1）给出本文的结论：总结自己的工作/贡献/创新点，指出自己工作的优点在哪里，比较你的工作与他人工作的优、劣。 2）分析系统的不足之处在哪里、指明以后改进或努力的方向； 3）也可以总结一下本论文工作开展的经验和教训。写法如下。
论文针对LTE下行物理层基于GPP的实现进行了初步研究，所完成的工作如下：
(1) 总结了×××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××。
(2) 针对×××××××××××××××××××××××××××××××××××××××。
(3) 完成了××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××。
4.2 后续工作
4.2.1 性能测试优化
LTE作为××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××。
4.2.2 代码的结合
LTE××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××。

致 谢
衷心感谢××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××。

如果论文中使用了大量的物理量符号、标志、缩略词、专门计量单位、自定义名词和术语等，应编写“主要符号对照表或注释”。格式如下：
注 释
3GPP 3rd Generation Partnership Project 第三代移动通信伙伴计划
CQI Channel Quality Indicator 信道质量指示
DCI Downlink Control Information 下行链路控制信息
MIMO Multiple-Input Multiple-Output 多输入多输出技术
QPSK Quadrature Phase Shift Keying 正交相移键控
RI Rank Indicator 阶数指示
SVD Singular Value Decomposition 奇异值分解
UE User Equipment 用户设备
列举参考文献时，按论文中引用文献的先后顺序列于此处；注意正文中必须引用此处所列的全部参考文献，而且引用顺序就是参考文献的列举顺序。同一处引用多篇文献时，将各篇文献的序号在方括号中全部列出，各序号间用逗号，如遇连续序号，可标注起讫号“-”，例如： 张三[1]指出……，李四[2-3]认为……，形成了多种数学模型[7, 9, 11-13]……。参考文献的著录应符合国家标准，参考文献的序号左顶格，并用数字加方括号表示，如“[1]”。每一条参考文献著录均以“.”结束。具体各类参考文献的编排格式如下：
1、文献是期刊时，书写格式为： [序号] 作者. 文章题目[J]. 期刊名, 出版年份，卷号(期数):起止页码.
2、文献是图书时，书写格式为： [序号] 作者. 书名[M]. 版次. 出版地：出版单位，出版年份：起止页码.
3、文献是会议论文集时，书写格式为： [序号] 作者. 文章题目[A].主编.论文集名[C], 出版地：出版单位，出版年份:起止页码.
4、文献是学位论文时，书写格式为： [序号] 作者. 论文题目[D].保存地：保存单位，年份. 5、文献是来自报告时，书写格式为： [序号] 报告者. 报告题目[R].报告地：报告会主办单位，报告年份.
6、文献是来自专利时，书写格式为： [序号] 专利所有者. 专利名称：专利国别，专利号[P].发布日期.
7、文献是来自国际、国家标准时，书写格式为： [序号] 标准代号. 标准名称[S].出版地：出版单位，出版年份.
8、文献来自报纸文章时，书写格式为： [序号] 作者. 文章题目[N].报纸名，出版日期（版次）.
9、文献来自电子文献时，书写格式为： [序号] 作者.文献题目[电子文献及载体类型标识].电子文献的可获取地址，发表或更新日期/引用日期（可以只选择一项）.
写法如下：

参考文献
[1] 3GPP, TS 36.211-890, “Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Physical Channels and Modulation (Release 8)”.
[2] 袁崇义. Petri网原理. 北京：电子工业出版社. 1998.
[3] 李建中, 李金宝, 石胜飞. 传感器网络及其数据管理的概念、问题与进展. 软
件学报. 2003, 14(10): 1717-1727.
[4] Snyder A.. Encapsulation and Inheritance in Object-Oriented Programming Languages. In Proceedings of Annual ACM SIGPLAN Conferences on Object-Oriented Programming, Systems, Languages, and Applications (OOPSLA’86). 1986. 38-45.
[5] Goguen J. A.. Parameterized Programming. IEEE Transactions on Software Engineering. 1984, 10(5): 528-543.
[6] Online Computer Library Center, Inc. History of OCLC[EB/OL]. [2000-01- 08]. http://www.oclc.org/about/history/default.htm.

附录：英文材料及译文
英文材料可以是原文pdf文件粘贴到此处或word格式！！！
Chapter3 System Architecture Based on 3GPP SAE
Atte Länsisalmi and Antti Toskala

When the evolution of the radio interface started, it soon became clear that the system architecture would also need to be evolved. The general drive towards optimizing the system only for packet switched services is one reason that alone would have set the need for evolution, but some of the radio interface design goals – such as removal of soft handover – opened up new opportunities in the architecture design. Also, since it had been shown by High Speed Packet Access (HSPA) that all radio functionality can be efficiently co-located in the NodeB, the door was left open for discussions of flatter overall architecture.

Discussions for System Architecture Evolution (SAE) then soon followed the radio interface development, and it was agreed to schedule the completion of the work in Release 8. There had been several reasons for starting this work, and there were also many targets. The following lists some of the targets that possibly shaped the outcome the most:

Functionally the UE is a platform for communication applications, which signal with the network for setting up, maintaining and removing the communication links the end user needs. This includes mobility management functions such as handovers and reporting the terminals location, and in these the UE performs as instructed by the network. Maybe most importantly, the UE provides the user interface to the end user so that applications such as a VoIP client can be used to set up a voice call.

当无线空中接口的演进启动时，人们意识到系统架构的演进同样是必须的。优化设计仅提供分组交换服务的系统本身已足以成为系统结构演进的理由，此外一些无线空中接口的设计要求——比如软交换功能的移除——为系统架构设计提供了新的机遇。另外，HSPA已经证明了所有的无线电相关功能均可有效地在NodeB中实现，更为扁平化的整体系统架构值得进一步探讨。
围绕系统架构演进(SAE)的讨论继无线空中接口的讨论进行，与会者同意将这部分工作在Release 8中完成。启动这项工作有若干项理由和很多目标。以下列出了可能对结果影响最大的一些目标：
其中的许多目标要求系统架构的扁平化。含有更少节点的扁平系统架构能够减少延迟并改善性能。Release 7中已经开始了向这个目标的努力，比如，直通隧道(direct tunnel)的概念允许用户平层绕过SGSN；将RNC的功能集中到NodeB中。图3.1展示了演进的步骤，以及这些步骤在高层次的SAE架构中的体现。
一些其它的目标则要求系统架构向完全不同的方向发展。比如，对与不同的无线接入网络互联进行优化，要求引入一系列新的功能，甚至可能需要引入新的接口，以分别支持各种网络不同的协议。这些要求与简化系统架构的要求不一致。因此，鉴于现实中这一架构的铺设很可能不必支持所有潜在可能的互联场景，3GPP系统架构规范被分为两条路线。