STBC与VBLAST混合编码系统中一种新的天线选择算法研究

论文摘要

多输入多输出(MIMO)技术不仅能明显的提高无线通信系统的频带效率,而且对系统误码率(BER)性能的改善也有显著的作用,被普遍认为是下一代移动通信的关键技术之一。传统MIMO技术的研究包括空间分集技术和空间复用技术。空间分集技术的关键为空时编解码技术,现有的空时码技术主要有空时分组编码(STBC)和空时网格编码(STTC)等;空间复用技术主要采用空时分层码(LST)技术。空间分集技术通过在不同的天线上发射“相同的信息”(信号形式、发射时间和频点可能不同),在接收端采用信号处理算法获得分集增益甚至编码增益,以提高通信的可靠性。其中STBC是一种简单、抗干扰能力强的空间分集技术,通过最大似然译码算法得到充分的分集增益,提高系统的BER性能。空间复用技术把原始数据流分解为多路并行的子数据流,按LST码分别在不同的天线上发射,更加直接地体现了MIMO提高频带效率的本质。空间复用技术最早由Bell实验室Foschini等人于1996年提出,所采用的分层空时结构通常称为BLAST。现已提出垂直分层空时结构(VLST)、水平分层空时结构(HLST)、对角分层空时结构(DLST)和螺旋分层空时结构(TLST)等。其中空时复用技术采用最多的是VBLAST技术。如何将STBC降低误码率的优点与VBLAST提高系统频带效率的优点相结合具有较高的研究价值,以往的研究提出了在VBLAST第一层进行STBC编码后与其它各层一起在多个天线上并行发送的方案,提高了VBLAST第一层信号解码的抗干扰能力。与之不同,本文提出STBC与VBLAST混合编码技术,对多个VBLAST编码层进行STBC编码。在混合编码系统中,提出一种新的基于天线子集最大容量的天线选择算法,该算法选择对系统容量贡献小的天线发送多层STBC信号,以最大限度地减少STBC编码造成的系统容量损失。理论分析与试验仿真结果表明,在STBC与VBLAST混合编码系统中采用天线选择算法,不仅最大程度地减弱了STBC编码对系统容量的影响,而且还保留了STBC编码降低BER的优点。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 研究现状
• 1.2.1 MIMO 技术研究现状
• 1.2.2 MIMO 技术中编解码系统研究现状
• 1.2.3 天线选择技术研究现状
• 1.3 内容安排
• 第2章 MIMO 技术概述
• 2.1 系统信道模型分析
• 2.1.1 一般模型
• 2.1.2 无线信道应用模型
• 2.1.3 信道的衰落
• 2.1.4 MIMO 系统模型
• 2.2 MIMO 发射与接收技术
• 2.3 MIMO 系统容量分析
• 2.3.1 MIMO 系统
• 2.3.2 MIMO 容量分析
• 2.4 小结
• 第3章 空时码技术及性能分析
• 3.1 Alamouti 空时分组码（STBC）
• 3.2 多天线空时分组码
• 3.2.1 空时分组编码器
• 3.2.2 实信号星座STBC
• 3.2.3 复信号星座STBC
• 3.2.4 STBC 译码算法
• 3.3 延迟空时分组编码
• 3.3.1 空时延迟分集
• 3.3.2 延迟空时分组编码
• 3.4 空时网格编码（STTC）
• 3.4.1 STTC 编码器结构
• 3.4.2 STTC 生成多项式及编码实例
• 3.5 小结
• 第4章 分层空时码技术及性能分析
• 4.1 分层空时编码发射端结构
• 4.2 分层空时码（VBLAST）接收机
• 4.2.1 QR 分解策略
• 4.2.2 MMSE 策略
• 4.2.3 VBLAST 系统仿真及分析
• 4.3 小结
• 第5章 STBC 与 VBLAST 混合编码系统中一种新的天线选择算法
• 5.1 STBC 与VBLAST 混合编码结构及天线选择算法
• 5.1.1 STBC 与 VBLAST 混合编码结构
• 5.1.2 天线选择算法
• 5.2 混合编码的解码算法
• 5.3 混合编码系统容量分析
• 5.4 仿真结果与分析
• 5.5 小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 未来工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 发表论文情况
• 本人简介