基于MIMO的双绞线高速传输方法研究通信与信息系统

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以太网是现行最通用的局域网通信协议标准,而以非屏蔽双绞线为传输介质的以太网在整个以太网中应用广泛,在以太网、快速以太网、千兆网和万兆网中都定义了以非屏蔽双绞线为传输媒介的标准。非屏蔽双绞线以其价格便宜,易于综合布线等特点,成为以太网中采用最为广泛的传输介质之一,但是非屏蔽双绞线受到远端串扰的干扰,干扰随频率的增加而上升,且难以消除,成为抑制非屏蔽双绞线系统速率提高的主要因素。  实质上,远端串扰包含来自远端其他线对发射信号的有用信息,本文利用远端串扰,引入多输入多输出技术,将远端串扰和经过线缆插入损耗的信号构成一个4×4多输入多输出模型。利用多输入多输出技术,变害为利,提高系统的容量。同时,采用正交频分复用技术将整个工作频带划分为多个子信道,有效提高了频谱利用率,在对正交频分复用子载波进行比特功率分配时采用本文所提出的比特功率分配算法,在相同于最优分配算法性能的基础上,大幅降低了分配算法的运算复杂度。本文的主要工作如下:  首先对多输入多输出和正交频分复用技术基本原理进行了简要说明,分析了多输入多输出技术的容量,三种空时编码技术:空时分组码、空时格型码以及分层空时码;简要介绍了正交频分复用的数学模型,实现和几项关键技术,如同步技术、信道估计技术等;然后将多输入多输出和正交频分复用相结合,分析了多输入输出-正交频分复用系统结构和数学模型。  其次对自适应比特功率分配算法进行了介绍,分析了自适应比特功率分配的理论基础,两种优化准则,接着描述了几种典型的自适应比特功率分配算法,最后对本文所提出的比特功率分配算法进行了介绍。  最后,本文基于Matlab的m语言,构建了基于多输入多输出的双绞线高速传输仿真系统,文中对系统的工作流程,各系统模块功能进行了描述,最后给出了仿真的结果。仿真结果表明,在双绞线传输系统中引入多输入多输出技术将远端串扰转化为有用信号,克服了传统技术方案中远端串扰难以抑制的问题,显著提高系统容量。
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