无线通信中的空时分组码研究

论文摘要

近来,在无线通信系统中的收发两端同时使用多根天线的多入多出（MIMO, Multiple-Input-Multiple-Output）通信结构,具有系统容量大、频谱效率高等优点;基于正交的多路子载波并行传输的正交频分复用（OFDM,Orthogonal Frequency Division Multiplexing）技术,具有抗多径能力强、频谱效率高等优点,二者的结合,即MIMO-OFDM技术,被认为是构建下一代移动通信系统的框架技术。在众多技术中,基于正交理论设计的空时分组码（STBC,Space-Time Block Code）因能开辟全部发射分集增益和编译码算法简单,而成为MIMO-OFDM系统中的重要编码技术。实际上通过本文的研究,发现其应用还可以体现在降低OFDM系统的峰平功率比（PAPR,Peak to Average Power Ratio）方面。在上述背景下,本文以单载波,平坦衰落信道下的空时分组码为切入点,深入分析了其编译码原理和在不同信道情况下的性能;以此为基础,后文展开了对空时分组码在多载波,时间选择性和频率选择性衰落信道下的性能研究,通过理论推导和充分的仿真,揭示了空时/频分组码在时频选择性衰落信道中的性能变化的根本原因;在以上对多载波系统中空时分组码的研究的过程中,作者发现了空时分组码在降低系统峰平比方面应用的可行性,提出了一种降低峰平比的新方法。本文提出的峰平比抑制方法主要基于空时/频分组码的频率自由度,同时吸收了从概率角度降低峰平比的思想,还保证了前述分析的多载波系统中的空时/频分组码结构不发生变化。理论分析以及作者的仿真说明,该方法的应用不仅可以取得一定的抑制效果,而且不会因此造成系统性能上的恶化。从空时分组码的发展来说,基于其性能的研究已日趋饱和,更多的研究都是侧重于其编码结构改进后的性能讨论,而本文提出的开发空时/频分组码的频率自由度来降低峰平比的方法发掘了空时分组码在传统编码意义之外的特点,是探索空时分组码其他应用方式的尝试。在实际的工程应用中,本方法由于复杂度不高,抑制效果比较明显,因此也有一定的价值。

论文目录

• 第一章 引言
• 1.1 移动通信发展历程和现状
• 1.2 MIMO 系统概述
• 1.3 空时编码概述
• 1.4 OFDM 概述
• 1.5 课题来源和本文所做工作
• 第二章 空时编码应用的信道模型
• 2.1 引言
• 2.2 准静止信道模型
• 2.3 多径信道
• 2.4 小结
• 第三章 单载波系统中的空时分组码
• 3.1 引言
• 3.2 ALAMOUTI 传输方案
• 3.3 正交设计空时分组码
• 3.4 理想信道估计下的空时分组码
• 3.5 相关信道下的空时分组码性能分析
• 3.6 本章小结
• 第四章 MIMO-OFDM 系统中的空时分组码
• 4.1 引言
• 4.2 级联空时分组码的多载波系统
• 4.3 ST/FBC-OFDM 系统的性能分析及设计准则
• 4.4 时变多径信道中的空时分组码
• 4.5 本章小结
• 第五章 MIMO-OFDM 系统中实现峰平比抑制的空时分组码
• 5.1 引言
• 5.2 OFDM 系统中峰平比概述
• 5.3 一种利用空时分组编码自由度的峰平比抑制方法
• 5.4 本章小结
• 第六章 总结
• 6.1 本文已作工作及贡献
• 6.2 下一步研究的建议及未来研究方向
• 参考文献
• 个人简历
• 在校期间研究成果