选择性衰落信道下的空时分组码研究

论文摘要

多入多出（MIMO）技术是3G及未来移动通信系统中的关键技术。作为MIMO构架核心环节的空时编码技术，利用发射分集、编码和调制的联合设计，降低多径衰落的影响，并提高系统的信道容量。空时编码已成为近年来移动通信技术研究的热点课题。 由于译码简单，空时分组码（STBC）成为空时码技术研究的核心，并且已经纳入了3GPP标准。现有的空时分组码大多是在独立的慢衰落信道下研究的，而实际的无线信道通常是快衰落的空间相关信道。因此，研究快衰落、空间相关信道下的空时分组码具有重要的实际意义。本文从研究空时分组码的基本理论入手，主要致力于快衰落信道下的空时分组码译码算法和空间相关信道下的空时分组码性能分析的研究。本文的主要研究内容和取得的成果包括如下几个方面： 1．系统总结了时变信道下空时分组码的解码方法，指出了最大似然解码和Alamouti解码在快衰落信道下的存在主要问题，并引出了两种适用于快衰落信道的空时分组码解码器——决策反馈和约束置零解码器。在此基础上，研究快衰落信道下多接收天线时的空时分组码解码器。基于最大比合并方案，提出了决策反馈最大比合并解码器（DFMRC）和置零最大比合并解码器（ZFMRC）；基于分集增益合并方案，提出了分集增益决策反馈解码器（DAC-DF）和分集增益约束置零解码器（DAC-RZF）。通过计算机仿真，验证了所提出的解码器的有效性。 2．研究了快衰落时变信道下的STBC-OFDM系统，提出将快衰落信道下多接收天线时的分集增益决策反馈解码器（DAC-DF）用于STBC-OFDM的系统，以解决非平坦快衰落信道时的天线间互干扰问题。并进行了计算机仿真，结果表明DAC-DF解码器用于快衰落信道下的STBC-OFDM系统，具有较好的误比特率性能。 3．研究了信道状态信息未知时的快衰落信道下空时分组码，根据时变信道的一阶自回归模型，采用基于Kalman滤波的递推算法进行信道估计，提

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 移动通信的发展
• 1.2 4G移动通信的关键技术
• 1.3 MIMO和空时码技术
• 1.3.1 MIMO技术
• 1.3.2 空时码技术
• 1.4 空时编码技术的发展和研究现状
• 1.5 空时编码技术的应用前景
• 1.6 本文的主要研究内容及结构安排
• 第2章 多径衰落信道和空时分组码
• 2.1 引言
• 2.2 多径衰落信道
• 2.2.1 多径传播
• 2.2.2 多径衰落的统计模型
• 2.2.3 选择性衰落
• 2.3 分集技术
• 2.3.1 时间分集
• 2.3.2 频率分集
• 2.3.3 空间分集
• 2.4 空时编码
• 2.4.1 空时码系统模型
• 2.4.2 空时码在瑞利衰落信道下的设计准则
• 2.4.3 空时码的数据率
• 2.5 空时分组码
• 2.5.1 Alamouti发送分集方案
• 2.5.2 空时分组码的译码
• 2.5.3 基于正交设计理论的空时分组码
• 2.6 仿真实验
• 2.7 本章小结
• 第3章 快衰落信道下的空时分组码
• 3.1 引言
• 3.2 单接收天线快衰落信道下的空时分组码
• 3.2.1 系统模型
• 3.2.2 信道模型
• 3.2.3 最大似然检测
• 3.2.4 Alamouti经典检测
• 3.2.5 两种用于快衰落信道的可选检测方案
• 3.3 多接收天线快衰落信道下的空时分组码
• 3.3.1 系统模型
• 3.3.2 最大似然译码器
• 3.3.3 最大比合并方案
• 3.3.4 分集增益合并方案
• 3.4 仿真实验
• 3.5 本章小结
• 第4章 快衰落信道下的STBC-OFDM系统
• 4.1 引言
• 4.2 OFDM系统
• 4.3 STBC-OFDM系统
• 4.4 基于DAC-DF的STBC-OFDM系统
• 4.5 仿真结果
• 4.5 本章小结
• 第5章 未知快衰落信道下的空时分组码
• 5.1 引言
• 5.2 基于Kalman滤波信道估计的空时分组码
• 5.3 基于矩阵UR分解的解码器
• 5.4 改进的Kalman信道估计联合符号检测算法
• 5.4.1 算法综述
• 5.4.2 算法流程
• 5.4.3 算法中存在的模糊问题
• 5.5 仿真实验
• 5.6 本章小结
• 第6章 相关信道下空时分组码性能分析
• 6.1 引言
• 6.2 均匀线阵和均匀圆阵的空间相关性
• 6.3 均匀线阵方位对空时编码系统性能的影响
• 6.3.1 理论分析
• 6.3.2 仿真实验
• 6.4 阵列配置对空时码成对错误概率的分析
• 6.4.1 理论分析
• 6.4.2 仿真实验结果
• 6.5 基于信道空间分解模型的空时码天线阵列配置分析
• 6.5.1 理论分析
• 6.5.2 仿真结果
• 6.6 基于空间角度谱的空时分组码发射分集性能分析
• 6.6.1 理论分析
• 6.6.2 数值仿真结果
• 6.7 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
• 致谢
• 个人简历