MIMO无线通信系统中的空时编码研究

论文摘要

未来无线通信系统要求更高的通信质量和传输速率,这使得人们努力开发更有效的编码、调制和信号处理技术来提高无线通信的质量和频谱效率。空时编码技术将信道编码技术与天线分集技术相结合,大幅度的增加了无线通信系统的容量,为无线传输提供了分集增益和编码增益,并且能够提供远高于传统单天线系统的频带利用率,为解决无线信道的带宽问题提供了一条新的解决途径。本论文在对MIMO系统和分集技术的分析基础上,介绍了天线选择算法。重点研究了逐增天线选择算法,该算法是在接收端的天线中,每次选择一根天线加入系统中,从而获得最大的系统容量增益。当需要选取的天线数较多时,计算量仍然比较大。针对它的缺点,本文给出了一种改进的快速天线选择算法。改进算法通过实时更新优化参数,从而降低计算复杂度,并通过每步处理矩阵的两行的方法,进一步降低了运算时间,提高了计算速度。本论文还重点研究了准正交空时分组码。详细的分析了几种准正交空时分组码的结构及特点,并根据准正交空时分组码的定义以及系统结构,提出了两种新的四天线准正交分组码编码方案,增加了四天线准正交空时分组码的可用码字。在对几种现有的准正交分组码的译码算法分析基础上,提出了准正交空时分组编码的ZF译码算法,实验仿真结果证明ZF译码算法对新的准正交分组码具有较好的检测性能,译码复杂度大大降低,具有一定的理论意义和实用价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 移动通信技术的主要发展
• 1.2 下一代移动通信的概述
• 1.3 MIMO技术的发展
• 1.4 论文的主要工作及内容安排
• 第2章 MIMO无线信道模型
• 2.1 信道的衰落特性
• 2.1.1 信道的色散与选择性衰落
• 2.1.2 信道的包络统计特性
• 2.2 MIMO信道模型
• 2.2.1 模型的一般描述
• 2.2.2 LOS信道模型
• 2.3 本章小结
• 第3章 分集与空时编码技术
• 3.1 分集技术
• 3.1.1 分集的分类
• 3.1.2 分集合并技术
• 3.2 空时编码技术
• 3.2.1 空时信号模型
• 3.2.2 MIMO系统的信道容量
• 3.2.3 空时编码设计准则
• 3.2.4 空时编码的主要类型及性能比较
• 3.3 天线选择算法
• 3.3.1 逐增算法
• 3.3.2 逐减算法
• 3.3.3 改进逐增算法
• 3.3.4 仿真结果与分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 空时分组码技术
• 4.1 Alamouti发射分集方案
• 4.2 正交空时分组编码
• 4.2.1 空时分组码的正交设计
• 4.2.2 空时分组码的译码
• 4.2.3 空时分组码的性能分析
• 4.2.4 仿真结果
• 4.3 本章小结
• 第5章 准正交空时编码设计及性能仿真
• 5.1 准正交空时分组码的编码矩阵
• 5.1.1 Jafarkhani码
• 5.1.2 TBH码
• 5.1.3 其他编码方式
• 5.2 两种新型准正交空时分组码
• 5.2.1 第一种新型准正交分组码
• 5.2.2 第二种新型准正交分组码
• 5.3 准正交空时分组码的译码
• 5.3.1 准正交空时分组码的编码发送
• 5.3.2 准正交空时分组码的译码方案
• 5.4 准正交空时分组码的性能分析和仿真结果
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 致谢