空时编码与空间复用组合系统关键技术研究

论文摘要

目前，由于多媒体、宽带Internet等高速率数据传输业务的迅猛增加，对高数据率无线接入的需求也以相同的速率在增长。在无线通信环境中，高速通信面临着频谱资源有限，时变无线传输环境复杂等问题，利用传统的办法解决这些问题是很困难的。随着对更高的数据传输率、更好的服务质量、更大的网络容量和覆盖的需求的增大，出现了许多能够提高频谱效率和传输可靠性的新技术和新方案。在无线通信系统的发射和接收端使用多根天线，也就是MIMO（Muitiple-Input Multiple-Output）技术，就是其中之一。随着对MIMO技术研究的深入，它所能提供的性能增益也越来越引人注目。 以更大程度地提高无线通信系统的性能增益、降低运算成本以及设计并优化多用户组合系统的预处理算法为目标，本文的研究工作及创新点包括以下几个方面： 1)空时正交分组码可以使无线通信系统获得完全发射分集增益，空间复用系统可以在不增加系统带宽的情况下提高无线通信系统的传输速率，将空时正交分组码与空间复用在空间上组合可以使得无线通信系统同时获得分集增益与复用增益。基于空时正交分组码码块的正交结构特征，利用相关的矩阵理论推导出将空时正交分组码与空间复用组合系统转换为等效空间复用系统的通式，并在此基础上提出等效线性迫零检测算法与等效非线性迫零检测算法。性能分析表明，较之空时正交分组码系统与空间复用系统，空时正交分组码与空间复用组合系统的系统性能增益更接近理想的性能增益折中曲线，与现有的迫零组接收机比较，等效线性迫零检测算法和等效非线性迫零检测算法均使得空时正交分组码与空间复用组合系统获得更大的分集增益和更好的系统性能，并且这两种算法只需要求接收天线数目不得小于发射天线数目的一半，较之迫零组接收机有更大的使用范围。 2)基于线性分散码频谱利用率高的特点，本文提出了线性分散码与空间复用在空间上组合的方案，以满足高速传输业务的需求。利用码字矩阵的概念以及相关的矩阵理论，将线性分散码与空间复用组合系统转换为等效的空间复用系统，得到矢量形式的系统传输函数，并且基于球形解码算法，进一

论文目录

• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 MIMO技术的研究背景和意义
• 1.3 MIMO技术的研究现状
• 1.3.1 MIMO衰落信道的测量和建模方法
• 1.3.2 MIMO信道容量的分析
• 1.3.3 基于 MIMO的空时编/解码方法
• 1.3.4 多用户 MIMO技术
• 1.3.5 MIMO信道估计和均衡
• 1.4 本文研究的内容
• 第2章 MIMO系统模型及容量分析
• 2.1 引言
• 2.2 衰落信道模型
• 2.2.1 多径传播
• 2.2.2 多普勒频移
• 2.2.3 衰落信道的统计模型
• 2.3 MIMO系统模型
• 2.3.1 频率平坦性衰落信道下的系统模型
• 2.3.2 频率选择性衰落信道下的系统模型
• 2.4 MIMO信道容量
• 2.4.1 频率平坦性衰落信道容量
• 2.4.2 信道相关性对频率平坦性衰落信道容量的影响
• 2.4.3 频率选择性衰落信道容量
• 2.5 本章小结
• 第3章 空时正交分组码与空间复用组合系统
• 3.1 引言
• 3.2 MIMO系统的空间复用与空间分集技术
• 3.2.1 空时正交分组码系统
• 3.2.2 空间复用系统
• 3.3 MIMO系统性能增益
• 3.4 空时正交分组码与空间复用组合系统
• 3.4.1 性能分析
• 3.5 等效线性迫零检测算法
• 3.5.1 等效线性迫零检测算法原理
• 3.5.2 仿真结果
• 3.6 等效非线性迫零检测算法
• 3.6.1 等效非线性迫零检测算法原理
• 3.6.2 仿真结果
• 3.7 本章小结
• 第4章 线性分散码与空间复用组合系统
• 4.1 引言
• 4.2 线性分散码
• 4.3 线性分散码与空间复用组合系统
• 4.3.1 性能分析
• 4.4 定步长改进球形检测算法
• 4.4.1 定步长改进球形检测算法原理
• 4.4.2 仿真结果
• 4.5 变步长改进球形检测算法
• 4.5.1 变步长改进球形检测算法原理
• 4.5.2 仿真结果
• 4.6 本章小结
• 第5章 多用户组合系统下行预处理算法
• 5.1 引言
• 5.2 多用户组合系统模型
• 5.2.1 上行链路模型及容量
• 5.2.2 下行链路模型及容量
• 5.3 多用户组合系统的下行预处理算法
• 5.3.1 下行预处理算法原理
• 5.3.2 非理想信道估计对下行预处理算法的影响
• 5.3.3 仿真结果
• 5.4 优化的下行预处理算法
• 5.4 1 MIMO信道模型的统计量
• 5.4.2 优化的多用户 STOBC-SM组合系统下行预处理算法原理
• 5.4.3 优化的多用户 LDC-SM组合系统下行预处理算法原理
• 5.4.4 仿真结果
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读博士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 攻读学位期间发表的论文
• 攻读学位期间参加的科研工作和取得的科研成果
• 致谢