MIMO通信系统中空时编码的预编码研究

论文摘要

MIMO（Multiple-Input Multiple-OutPut）系统是未来宽带无线移动通信的关键技术之一,采用多天线技术来抑制信道衰落,利用MIMO技术极大的提高了系统的通信容量,在不增加带宽和天线发送功率的情况下,频谱利用率可以成倍地提高,同时也可以提高信道的可靠性,降低误码率,因此,MIMO技术受到了广泛关注。空时编码技术是达到或接近1MIMO无线信道容量的一种可行、有效地方法,它包括基于发射分集的空时编码和空间复用技术。MIMO系统存在的多址干扰和多径衰落会造成接收信号的失真、畸变,为解决这一问题需要提出有效的空时信号处理方案。信号检测技术就是从接收机端解决用户间干扰的一种有效方法。MIMO系统中的预编码技对发射信号进行预处理,可以减少接收机的复杂度,降低符号间的干扰,通过利用反馈的信道信息达到提高系统性能的目的。本文首介绍了MIMO系统的基本原理及其相关的衰落信道模型和分集技术,接着介绍了MIMO系统中的信号检测技术,然后介绍了空时编码技术的原理和设计准则,分析了基于发射分集技术的空时编码技术,以STBC（Space-time Block Code）编译码为例介绍其设计准则,并对采用不同的收发天线个数的空时分组编码方案的性能进行了仿真分析。最后着重研究了MIMO系统中空时编码的预编码技术,提出了一种带反馈的空时分组码预编码方案,研究了基于信道统计信息的线性预编码,对基于迫零（ZF）准则和最小均方误差（MMSE）准则的线性预编码设计进行了仿真比较,给出了基于成对差错概率（PEP）准则的线性预编码设计,并对采用此设计准则的空时分组编码预编码方案进行了仿真比较。仿真表明采用基于成对差错概率（PEP）准则的线性预编码设计,使得MIMO系统性能有明显的提升。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 研究背景及意义
• 1.2.1 MIMO技术
• 1.2.2 MIMO系统中的空时编码技术
• 1.2.3 MIMO系统中的预编码技术及研究现状
• 1.3 本文的主要工作及内容安排
• 2 MIMO系统与信号检测技术
• 2.1 移动无线信道传播特性
• 2.1.1 大尺度衰落
• 2.1.2 小尺度衰落
• 2.1.3 无线衰落多径信道模型
• 2.2 分集合并技术
• 2.2.1 分集技术
• 2.2.2 分集合并方法
• 2.3 MIMO无线通信系统
• 2.3.1 MIMO系统信号模型
• 2.3.2 MIMO系统的主要特征
• 2.4 信号检测技术
• 2.4.1 信号检测技术的提出
• 2.4.2 迫零（ZF）检测
• 2.4.3 最小均方误差（MMSE）检测
• 2.4.4 非线性干扰检测器
• 2.4.5 仿真结果
• 2.5 本章小结
• 3 MIMO系统中的空时编码技术
• 3.1 空时编码模型
• 3.2 空时编码的设计准则
• 3.2.1 慢衰落瑞利信道的编码设计准则
• 3.2.2 快衰落瑞利信道的编码设计准则
• 3.3 空时编码的性能指标
• 3.4 空时网格编码
• 3.4.1 空时网格编码的编码方案
• 3.4.2 空时网格编码的译码方案
• 3.4.3 空时网格编码性能分析
• 3.5 空时分组编码
• 3.5.1 Alamouti空时分组编码方案
• 3.5.2 Alamouti译码
• 3.5.3 Almouti编码性能仿真
• 3.6 本章小结
• 4 MIMO系统中空时分组编码的预编码
• 4.1 MIMO空时系统中的预编码技术
• 4.1.1 预编码概述
• 4.1.2 线性预编码
• 4.2 空时分组码预编码方案
• 4.3 空时分组编码的预编码矩阵设计
• 4.3.1 预编码的设计准则
• 4.3.2 基于成对差错概率（PEP）准则的预编码矩阵设计
• 4.4 仿真结果及分析
• 4.5 本章小结
• 5 结论与展望
• 参考文献
• 个人简历 在学期间发表的学术论文
• 致谢