差分空时频码与协作通信系统中M进制正交信号的性能研究

论文摘要

当信道变化较快时,准确估计信道状态信息（CSI）难以实现,差分空频码（DSFC）和差分酉空时频（DUSTF）码均无需CSI,与相干检测相比,采用差分检测时会有3dB的性能恶化。采用多符号差分检测（MSDD）能够缩小差分检测与相干检测之间的性能差距。与瑞利分布相比,Nakagami分布更接近实验数据,并具有很大的灵活性。因此,本文研究采用MSDD改善频率选择性Nakagami衰落信道上DSFC和DUSTF编码多输入多输出（MIMO）-正交频分复用（OFDM）系统的误码性能。M进制正交信号可以广泛应用于功率受限的无线通信系统中。通过共享移动终端的天线,协作分集能够提高信息传输的可靠性,降低多径衰落的不利影响。因此,本文研究平坦Nakagami衰落信道上采用最大比合并（MRC）和相干M进制正交信号调制的解码前传（DF）协作通信系统的误码性能。第一章介绍了差分空频（DSF）码、差分空时频（DSTF）码和衰落信道上M进制正交信号性能分析的研究现状,概述了协作通信的几种常用系统模型和协议。第二章研究了频率选择性Nakagami衰落信道上采用MSDD的DSFC编码MIMO-OFDM系统的误码性能,采用等间隔子载波分组DSFC编码方案,推导了DSFC的MSDD译码算法表达式。仿真结果表明,采用MSDD能够改善DSFC编码MIMO-OFDM系统的误码性能。第三章研究了频率选择性Nakagami衰落信道上采用MSDD的DUSTF编码MIMO-OFDM系统的误码性能,分析推导了不同DUSTF码的MSDD译码算法。仿真结果表明,DUSTF编码MIMO-OFDM系统的误码性能会随着信道衰落参数的增大或观测窗口长度的增加而改善。第四章推导了平坦Nakagami衰落信道上采用MRC和相干M进制正交信号调制的DF单中继协作系统、双跳单中继协作系统和中继选择协作系统的平均误符号率（SER）和误比特率（BER）的精确表达式。数值计算结果表明,增加中继和目的节点的接收天线数或采用增大M的正交信号进行调制,均可改善DF协作通信系统的误码性能。第五章为本文结论。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 差分空频编码
• 1.2 差分空时频编码
• 1.3 M进制正交信号性能分析的研究现状
• 1.4 协作通信的常用系统模型和协议
• 1.5 论文的主要工作
• 第2章 MIMO-OFDM衰落信道上DSFC的性能研究
• 2.1 系统模型
• 2.2 DSFC编码
• 2.3 DSFC译码
• 2.3.1 ML译码算法
• 2.3.2 MSDD算法
• 2.4 仿真结果
• 2.5 本章小结
• 第3章 MIMO-OFDM衰落信道上DUSTF码的性能研究
• 3.1 系统模型
• 3.2 DUSTF编码
• 3.2.1 差分编
• 3.2.2 交换群星座
• 3.3 ML译码
• 3.3.1 频域ML译码
• 3.3.2 时域ML译码
• 3.4 MSDD译码
• 3.4.1 频域MSDD
• 3.4.2 时域MSDD
• 3.5 仿真结果
• 3.6 本章小结
• 第4章 中继协作系统中M进制正交信号的性能研究
• 4.1 采用MRC的DF单中继协作系统性能
• 4.1.1 系统模型
• 4.1.2 M进制正交信号的平均SER性能分析
• 4.1.3 M进制双正交信号的平均SER性能分析
• 4.1.4 数值计算结果
• 4.2 采用MRC的双跳单中继协作系统性能
• 4.2.1 系统模型
• 4.2.2 M进制正交信号的平均SER性能分析
• 4.2.3 M进制双正交信号的平均SER性能分析
• 4.2.4 数值计算结果
• 4.3 采用MRC的DF中继选择协作系统性能
• 4.3.1 系统模型
• 4.3.2 M进制正交信号的平均SER性能分析
• 4.3.3 M进制双正交信号的平均SER性能分析
• 4.3.4 数值计算结果
• 4.4 本章小结
• 第5章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录