论文题目: 基于阵列信号处理的空时编码技术研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 信号与信息处理
作者: 李勇朝
导师: 廖桂生
关键词: 多输入多输出,分层空时结构,空时分组码,组干扰抑制,分层空时分组编码,频率选择性衰落,子载波选择矩阵,直扩分层空时结构,特征波束形成,空域协方差矩阵,空时特征波束编码,信道估计
文献来源: 西安电子科技大学
发表年度: 2005
论文摘要: 基于MIMO的空时编码技术可望在不牺牲发射功率和信号带宽的条件下,满足未来无线通信中高速数据率传输的需求。在现有的空时编码方案中,贝尔分层空时(BLAST,Bell Labs Layered Space-Time)结构和空时分组编码(STBC,Space-Time Block Coding)已被第三代移动通信标准采纳。然而,要实现BLAST和STBC在实际工程中的应用,仍有许多问题亟待解决,例如提高STBC的发射速率、改善BLAST的抗衰落性能以及提高空时码在相关衰落信道中的传输性能等。针对以上问题,本文结合阵列信号处理的方法,研究了两种独立衰落信道下的空时编码结构和相关衰落信道下空时编码的实现方案。主要工作概括如下: 1.针对STBC发射速率较低的问题,提出了一种基于分组干扰抑制算法的分层空时分组编码方案——LSTBC(Layered Space-Time Block Coding)。发射机首先对天线进行分组,每组进行独立的空时分组编码来提高系统的发射速率;接收机采用分组干扰抑制算法实现每组独立的最大似然解码;给出了LSTBC的一种简单的信道估计方法。理论分析和仿真结果表明:在同等条件(相同的传输信道、频带利用率、天线配置和发射功率)下,LSTBC的性能要远优于BLAST,与STBC相比,LSTBC在低信噪比区域也优于STBC。针对频率选择性衰落信道,提出了两种基于OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)的LSTBC的实现方案,分别采用奇异值分解和子载波选择矩阵算法来实现组干扰抑制。其中基于子载波选择矩阵的方案有效克服了奇异值分解方案无法应用于下行传输的缺点,实现了单天线接收。 2.针对BLAST抗衰落性能差的问题,提出了一种基于直接序列扩频DSSS(Direct Sequence Spread Spectrum)的分层空时结构——DSSS-BLAST。在保持BLAST分层传输结构的基础上,发射机对每路信号进行扩频处理;接收机通过解扩抑制共信道干扰、分离各路发射信号,实现各路信号的独立检测,并采用RAKE接收以获得最佳的检测性能。通过采用扩频和RAKE接收,DSSS-BLAST同时获得了扩频增益和接收分集增益,并使得信道估计也变得较为简单。理论分析和仿真结果表明:在同等条件下,DSSS-BLAST的性能要远优于BLAST,并且实现了单天线接收,解决了BLAST无法应用于下行传输的问题。除了研究DSSS-BLAST在频率选择性信道下的实现方案,还将DSSS-BLAST的设计思想应用于LSTBC,结合差分空时编码方案,提出了一种无需信道估计、可实现单天线接收的分层差分空时检测方案。 3.研究了信道衰落的相关性对空时分组码性能的影响。采用“单环”信道模型,研究了发射天线间距、接收天线间距与相关系数之间的关系;根据发射分集和接收分集之间的联系,得到了相关衰落信道下空时分组码误码率的解析表示。
论文目录:
摘要
ABSTRACT
数学符号和缩写的说明
第一章 绪论
§1.1 论文的研究背景
§1.1.1 多天线系统的基本概念
§1.1.2 发射分集和空时编码技术
§1.1.3 MIMO系统的主要指标
§1.1.4 空时编码与波束形成
§1.2 主要研究工作和内容安排
§1.3 项目背景
第二章 MIMO和空时编码概述
§2.1 MIMO技术概述
§2.1.1 MIMO系统
§2.1.2 MIMO信道模型
§2.1.3 MIMO信道的分类
§2.1.4 瑞利衰落(Rayleigh Fading)MIMO信道
§2.1.5 独立衰落MIMO的信道容量
§2.1.6 相关衰落MIMO的信道容量
§2.1.7 非各态历经(Non-Ergodic)衰落MIMO的信道容量
§2.2 空时编码技术概述
§2.2.1 第一类空时码
§2.2.2 第二类空时码
§2.2.3 频率选择性信道下的空时编码
§2.2.4 仿真结果及分析
§2.3 小结
第三章 基于分层结构的空时分组码
§3.1 引言
§3.2 分组干扰抑制原理
§3.3 分层空时分组编码结构
§3.3.1 多天线分组编码方案
§3.3.2 分层空时分组编码的译码
§3.3.3 分层空时分组码的误码率分析
§3.3.4 分层空时分组编码的信道估计
§3.3.5 仿真结果及分析
§3.4 OFDM-LSTBC的两种实现方案
§3.4.1 基于SVD算法的OFDM-LSTBC结构
§3.4.2 基于SCSM算法的OFDM-LSTBC结构
§3.4.3 两种方案的比较
§3.5 小结和讨论
第四章 基于直接序列扩频的分层空时结构
§4.1 引言
§4.2 平坦衰落信道下的DSSS-BLAST
§4.2.1 DSSS-BLAST的信号模型
§4.2.2 基于RAKE接收的译码器
§4.2.3 DSSS-BLAST的误码率分析
§4.2.4 DSSS-BLAST系统的信道估计
§4.2.5 仿真结果及分析
§4.3 DSSS-BLAST在频率选择性信道下的应用
§4.4 利用DSSS进行分组干扰抑制的LDSTC
§4.4.1 差分空时编码
§4.4.2 DSSS-LDSTC的编码方法
§4.4.3 DSSS-LDSTC的译码方法
§4.4.4 性能比较及仿真结果
§4.5 小结与讨论
第五章 相关衰落信道下的空时分组码性能分析
§5.1 “单环”信道模型
§5.2 相关衰落信道下STBC的误码率分析
§5.3 仿真结果及分析
§5.4 小结与讨论
第六章 空时特征波束编码技术研究
§6.1 引言
§6.2 平坦衰落下的空时特征波束编码
§6.2.1 信道假设
§6.2.2 特征波束形成
§6.2.3 空时特征波束编码信号模型
§6.2.4 最大似然检测算法
§6.2.5 误码率分析
§6.2.6 仿真结果及分析
§6.3 信道估计误差对空时特征波束编码性能的影响
§6.3.1 STEBC的信道估计
§6.3.2 估计误差对STEBC性能的影响
§6.3.3 仿真结果及分析
§6.4 宽带相关衰落MIMO中的空时特征波束编码
§6.4.1 设计步骤和系统结构
§6.4.2 仿真结果及分析
§6.5 基于DSSS的分层空时特征波束编码
§6.5.1 系统结构和信号模型
§6.5.2 仿真结果及分析
§6.6 小节和讨论
第七章 总结与展望
§7.1 论文总结
§7.2 工作展望
参考文献
攻读博士学位期间完成的学术论文
攻读博士学位期间主持和参加的科研项目
致谢
发布时间: 2007-01-10
参考文献
- [1].MIMO和协作中继系统中的空时编码技术研究[D]. 胡紫巍.北京邮电大学2013
- [2].移动通信中的空时编码技术与接收机设计[D]. 谢显中.西安电子科技大学2000
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- [6].现代移动通信系统中智能天线和空时编码技术的研究[D]. 董涛.东南大学2006
- [7].空时编码及相关技术研究[D]. 张碧军.华中科技大学2006
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