MIMO系统中空时码与HARQ的结合研究

论文摘要

多输入多输出（MIMO）技术能极大增加系统容量与改善无线链路的质量,因而成为无线移动通信领域内最“炙手可热”的技术之一。这两个优点分别体现在MIMO技术的两个应用中:前者通过空分复用,如分层空时编码（BLAST）方法使数据传输速率得以提高;后者则通过空间分集增益的获取,如空时格形编码（STTC）、空时分组编码（STBC）等的运用,使通信链路更为可靠。即使如此,无线通信系统仍需要一种自动请求重传（ARQ）协议来保障数据包的可靠传输。混合自动请求重传（HARQ）技术可获得比传统ARQ更优的性能。HARQ几乎可以保证数据的无差错传输,但会大大降低系统的容量。于是,考虑将多输入多输出（MIMO）与混合自动请求重传（HARQ）结合将是十分有效和有意义的,这正是本文研究的主要内容。本文首先简要回顾了空时码以及HARQ技术,在此基础上提出了空时码与HARQ的结合（STC-HARQ）算法,即将空时分组码和分层空时结构结合起来,利用HARQ,将空时分组码拆分成多个一维的分层空时码结构进行传输。此算法通过平衡MIMO系统的复用和分集增益以期使系统获得最优的性能。本文对正交空时码和准正交空时码与HARQ的结合算法进行了对比仿真,仿真结果验证了本算法在差错率（BER）、吞吐量（throughput）和延迟方面均可获得优异的性能。本文在上述STC-HARQ算法的基础上,提出了一种基于星座图重排的STC-HARQ算法,分别从基于全码阵星座图重排的STC-HARQ算法和基于码阵行星座图重排的STC-HARQ算法两个方面进行分析,仿真结果表明此算法在系统运用高阶调制时可获得比STC-HARQ算法更佳的性能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 概论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 MIMO 关键技术及研究现状
• 1.3 HARQ 背景技术介绍
• 1.4 本文主要研究内容
• 2 空时码技术基础
• 2.1 分层空时码
• 2.1.1 最大似然检测
• 2.1.2 基于排序的连续干扰抵消的检测算法
• 2.1.3 最大似然算法和判决反馈均衡相结合的检测算法
• 2.1.4 球形译码算法
• 2.2 分集空时码
• 2.2.1 空时码的设计准则
• 2.2.2 空时格形码
• 2.2.3 空时分组码
• 2.3 本章小结
• 3 HARQ 算法分析
• 3.1 HARQ 的分类
• 3.2 MIMO 系统中的HARQ 合并方法
• 3.3 本章小结
• 4 空时码与HARQ 的结合算法
• 4.1 引言
• 4.2 正交空时码与HARQ 的结合算法
• 4.2.1 Alamouti 码与HARQ 结合算法
• 4.2.2 多天线的正交空时码与HARQ 结合算法
• 4.3 准正交空时码与HARQ 的结合算法
• 4.4 仿真结果及性能分析
• 4.5 本章小结
• 5 基于星座图重排的 STC-HARQ 算法
• 5.1 星座图重排原理
• 5.2 基于全码阵星座图重排的 STC-HARQ 算法
• 5.3 基于码阵行星座图重排的 STC-HARQ 算法
• 5.4 仿真结果及性能分析
• 5.5 本章小结
• 6 总结及展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 未来工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录1 攻读硕士学位期间参与科研项目及研究成果