MIMO系统的空时编码技术研究

论文摘要

近年来,无线通信技术飞速发展,如何高效地利用有限的通信资源来提供可靠性高、传输速率快的移动通信业务已经成为无线通信发展的焦点所在。MIMO技术的空间资源利用率高,有效对抗无线信道衰落的影响,提高通信系统的信道容量和频谱利用率。空时编码是获得MIMO通信系统这些好处的一个行之有效的方法,该编码方法将信道编码、调制、发送和接收分集有机地结合起来,有效地提高了系统的传输性能。虽然MIMO空时编码系统性能优良,但受到移动端体积和功率等的限制,不能设置多接收天线,协作分集技术很好的解决了这一问题。本文首先介绍了移动通信的发展历史和现状以及MIMO空时编码技术,在分析了正交和准正交空时分组码的编译码方案及误比特率特性的基础上,针对正交编码方案在频性衰落信道下分集增益和误比特率性能不理想的问题,对其进行改进。理论研究和仿真结果均表明,该改进方法在频率选择性衰落信道下也能得到较高的分集增益和误比特率性能。其次研究了不需要信道估计的差分空时编译码方案。由于无线衰落信道的通信环境比较复杂,导致信道估计困难,较为有效的方法就是采用差分编码。然而大部分差分编译码方案都是基于时间选择性衰落信道或频率选择性衰落信道设计的,针对这一问题,本文详细研究了应用于时间-频率双选择性衰落信道的差分编译码方案,理论研究显示该方案能够获得最大的联合空间、.多径以及多普勒分集增益,仿真结果进一步证实了理论研究的正确性。最后将差分空时编译码方案与协作分集技术相结合,提出了差分空时协作分集融合算法。协作分集技术使单天线的移动终端共享彼此的天线,从而构成了虚拟的MIMO多天线系统,为MIMO技术走向实用提供了一条新的途径。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 移动通信的发展历史和现状
• 1.2 MIMO技术概述
• 1.3 空时编码概述
• 1.3.1 空时分层码
• 1.3.2 空时网格码
• 1.3.3 空时分组码
• 1.3.4 差分空时编码
• 1.4 协作分集概述
• 1.5 本文研究内容及组织结构
• 第2章 无线衰落信道
• 2.1 引言
• 2.2 无线衰落信道的基本特征
• 2.2.1 信号传播方式
• 2.2.2 信道衰落
• 2.3 MIMO无线衰落信道模型
• 2.3.1 平坦衰落信道模型
• 2.3.2 频率选择性衰落信道模型
• 2.3.3 时间选择性衰落信道模型
• 2.3.4 时间-频率双选择性衰落信道模型
• 2.4 本章小结
• 第3章 空时分组码
• 3.1 概述
• 3.2 空时分组码
• 3.2.1 Alamouti空时编码
• 3.2.2 正交空时分组编码
• 3.2.3 准正交空时分组编码
• 3.3 改进的准正交空时分组码
• 3.3.1 编码方案
• 3.3.2 译码方案
• 3.3.3 仿真与分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 差分空时编码
• 4.1 差分空时编码
• 4.1.1 差分空时码的编码
• 4.1.2 差分空时码的译码
• 4.1.3 性能仿真与分析
• 4.2 时间-频率双选择性衰落信道下的差分空时编码
• 4.2.1 系统模型
• 4.2.2 双选衰落信道下的差分编译码方案
• 4.2.3 仿真分析
• 4.3 本章小结
• 第5章 差分空时协作分集技术
• 5.1 协作分集基本原理
• 5.2 编码协作模式的工作原理
• 5.3 双选衰落信道下差分编码与协作分集融合算法
• 5.3.1 融合算法的编码方案
• 5.3.2 融合算法的译码方案
• 5.3.3 仿真分析
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢