空时编码在MIMO系统中的性能分析与研究

论文摘要

MIMO（Multiple-Input Multiple–Output,多输入多输出）是一种不需要损失频带和发射功率资源就能提供前所未有的数据传输速率的技术,属于无线通信系统中的重要突破。目前MIMO技术已经被视作第四代移动通信技术的重要组成部分而受到通信界的关注。本文研究了MIMO系统中的信道容量、分集合并技术、空时编码中的三种编码方式（包括空时分组码、空时格码和分层空时码）以及空时编码应用于MIMO-OFDM系统的理论,讨论了MIMO系统中这几种关键技术的理论模型。最后,采用蒙特卡罗估计基于研究的理论模型,利用软件MATLAB进行计算机仿真,利用数据加以分析。仿真表明了MIMO系统较单发射单接收天线系统有强大的信道容量和优良性能,分析了信道容量与无线通信系统天线数目及信噪比之间的关系及性能。STC（空时编码）技术是MIMO技术的重要技术之一,研究了空时编码中的三种编码体制STBC（空时分组码）、STTC（空时格码）和LSTC（分层空时码）各种编译码情况、调制方式和特点。通过仿真得到其各种情况下的数据,根据数据比较得到有效结果,进行STC性能分析。研究了OFDM（正交频分复用）技术原理以及MIMO与OFDM两种技术的结合的优势,将空时分组码引入MIMO-OFDM系统,通过仿真验证了两者结合的优越性能,MIMO-OFDM在未来的移动通信系统中必定得到广泛的应用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文主要的研究工作
• 2 MIMO 系统
• 2.1 MIMO 概述
• 2.2 MIMO 系统模型
• 2.3 MIMO 信道容量
• 2.3.1 引言
• 2.3.2 MIMO 信道容量
• 2.4 分集技术
• 2.4.1 分集的分类
• 2.4.2 接收分集中的合并技术
• 2.5 本章小结
• 3 空时编码
• 3.1 空时分组码
• 3.1.1 空时分组码的编码
• 3.1.2 最大似然译码
• 3.1.3 码率与正交编码设计
• 3.2 空时格码
• 3.2.1 空时格码的编码
• 3.2.2 空时格码的译码
• 3.3 分层空时码
• 3.3.1 分层空时码的编码方案
• 3.3.2 分层空时码的译码
• 3.4 本章小结
• 4 空时编码在MIMO-OFDM 系统中的应用
• 4.1 OFDM 的基本原理
• 4.1.1 OFDM 技术的系统结构
• 4.1.2 保护间隔和循环前缀
• 4.1.3 信道模型
• 4.2 MIMO-OFDM
• 4.2.1 MIMO-OFDM
• 4.2.2 MIMO 信道模型
• 4.2.3 STBC-OFDM 模型
• 4.3 本章小结
• 5 仿真实验与分析
• 5.1 仿真综述
• 5.2 蒙特卡罗算法
• 5.2.1 基本概念
• 5.2.2 蒙特卡罗估计
• 5.2.3 蒙特卡罗估计的性质
• 5.3 信道容量
• 5.3.1 累积分布函数
• 5.3.2 信道容量的性能
• 5.3.3 小结
• 5.4 接收分集合并技术
• 5.4.1 选择合并（SC）
• 5.4.2 最大比合并方式（MRC）
• 5.4.3 小结
• 5.5 空时分组码
• 5.5.1 SIMO 与MISO 的比较
• 5.5.2 不同调制方式的比较
• 5.5.3 码率与正交编码
• 5.5.4 小结
• 5.6 空时格玛
• 5.6.1 空时格码QPSK 调制下三种状态结构（2 发1 收）
• 5.6.2 空时格码QPSK 调制下三种状态结构（2 发2 收）
• 5.6.3 小结
• 5.7 分层空时码
• 5.7.1 三种不同译码方法的比较
• 5.7.2 不同调制方式的比较
• 5.7.3 小结
• 5.8 STBC-OFDM
• 5.9 本章小结
• 6 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历
• 发表的学术论文