协作通信系统中空时频码性能研究

论文摘要

在多输入多输出（MIMO）平坦衰落信道上,准正交空时分组码（QOSTBC）能获得空间分集增益,但其译码需要采用符号对最大似然（ML）译码,如何降低其译码复杂度是当前无线通信领域的研究热点。在MIMO频率选择性衰落信道上,将QOSTBC码与正交频分复用（OFDM）相结合,得到准正交空时频分组编码（QOSTFBC）,它能充分开发MIMO-OFDM系统中的空间、时间和频率分集增益,低复杂度译码算法仍然是其获得应用的关键技术。协作通信系统通过共享各个单天线节点的天线资源,来获得分集增益,将QOSTBC编码原理应用于协作系统,得到协作通信系统中的QOSTBC码。Nakagami分布广泛用于衰落无线信道的建模。为此,本文研究相关Nakagami衰落信道上QOSTBC码的低复杂度译码算法、用QOSTBC码和二维旋转矩阵来设计QOSTFBC码并研究其低复杂度译码算法,研究协作通信系统中QOSTBC码的平均误符号率（SER）性能。第一章介绍了QOSTBC码、空时频分组编码（STFBC）和协作通信系统中空时分组码（STBC）/QOSTBC码的研究现状。第二章研究相关Nakagami衰落信道上采用矩形M进制正交幅度调制（MQAM）的QOSTBC码的排序QR（SQR）分解译码算法,并与复符号对ML译码算法进行比较。仿真结果表明,非满分集QOSTBC码SQR分解译码算法的平均SER性能与复符号对ML译码算法接近；满分集QOSTBC码的SQR分解译码算法与ML译码算法之间的性能差距比非满分集QOSTBC码的这两种译码算法之间的性能差距大。第三章利用二维旋转矩阵构造的全速率满分集QOSTBC码来设计2根发射天线全速率QOSTFBC码,并将SQR分解译码算法扩展应用到该码的译码算法中。仿真结果表明,在空间相关Nakagami衰落信道上采用MQAM调制SQR分解译码算法QOSTFBC码的性能略差于符号对ML译码。第四章研究Nakagami衰落信道上译码前传（DF）协作通信系统中采用MQAM调制闭环和开环QOSTBC码的平均SER性能。在闭环协作QOSTBC码系统中,利用中继选择和相位旋转方法去除符号间干扰,获得单符号ML译码算法；在开环协作QOSTBC码系统中,利用SQR分解得到一次只需判决一个实符号的低复杂度译码算法。仿真结果表明,闭环协作QOSTBC码的平均SER性能要优于开环协作QOSTBC码。第五章为本文结论。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 QOSTBC码
• 1.2 STFBC码
• 1.3 协作通信系统中STBC/QOSTBC码
• 1.4 论文的主要工作
• 第2章 矩形MQAM调制下基于SQR分解译码的QOSTBC码性能研究
• 2.1 系统模型
• 2.2 QOSTBC码及其符号对ML译码
• 2.2.1 非满分集QOSTBC码的编码
• 2.2.2 符号对ML译码算法
• 2.2.3 满分集QOSTBC码的编译码
• 2.3 QOSTBC码的基于SQR分解译码算法
• 2.3.1 非满分集QOSTBC码
• 2.3.2 采用二维星座旋转的满分集QOSTBC码
• 2.3.3 QOSTBC码的SQR分解译码算法
• 2.4 仿真结果
• 2.5 本章小结
• 第3章 基于SQR分解译码QOSTFBC码的性能研究
• 3.1 系统模型
• 3.2 传统的QOSTFBC码及其ML译码算法
• 3.2.1 QOSTFBC编码
• 3.2.2 传统的ML译码算法
• 3.3 新型的全速率满分集QOSTFBC码
• 3.3.1 满分集块对角QOSTBC码
• 3.3.2 全速率满分集QOSTFBC码
• 3.3.3 新型QOSTFBC码的SQR分解译码算法
• 3.4 仿真结果
• 3.5 本章小结
• 第4章 协作通信系统中QOSTBC码的性能研究
• 4.1 DF协作通信QOSTBC码的系统模型
• 4.1.1 五节点DF协作通信系统
• 4.1.2 DF协作通信QOSTBC码
• 4.2 闭环协作QOSTBC码的译码算法
• 4.2.1 中继选择方法
• 4.2.2 相位旋转方法
• 4.2.3 MRC合并方法
• 4.3 开环协作QOSTBC码的译码算法
• 4.3.1 传统ML译码算法
• 4.3.2 SQR分解译码算法
• 4.4 仿真结果
• 4.5 本章小结
• 第5章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录