Nakagami-m衰落信道下OSTBC-OFDM系统的性能分析

论文摘要

随着互联网和多媒体业务在新一代无线通信中的引入,宽带高速数据通信服务的需求正在不断增长。无线系统的设计者正面临诸多挑战,这其中包括可利用的有限频谱；复杂的无线时变环境（衰落和多径）。目前,高速、可靠和具有高频谱利用率的无线传输技术是移动通信领域的一个研究热点。多输入多输出（MIMO）技术是无线通信领域的重大突破,MIMO技术利用多个天线实现多发多收,在不增加带宽和发送功率的情况下,可以有效地提高信道容量、误码率性能和频带利用率。因此,成为新一代移动通信中的关键技术。空时编码的提出为解决无线通信系统中的传输速率问题提供了一条新思路,这一技术在发射端引入了空间和时间相关,通过空间分集提供了分集增益,通过空间复用提高了系统传输速率,具有很高的编码效率和较好的性能表现,目前已经成为通信研究的一个热点。正交频分复用（OFDM）技术是一种高效的多载波调制技术,它能有效地对抗多径衰落,使受干扰的信号能够可靠地接收。基于OFDM的这一优点使得OFDM技术倍受关注。本文紧紧围绕空时编码技术和OFDM技术,首先简单介绍了空时分组编码（STBC）技术和OFDM技术的基本思想和原理。之后,基于概率密度函数直接积分法,推导出了OSTBC-OFDM系统在不相关Nakagami-m衰落信道下,噪声环境分别为高斯白噪声和混合高斯噪声时的误码率的闭式表达式,对OSTBC-OFDM系统在不同信道衰落环境、不同噪声环境和不同调制方式（包括MPSK和MQAM）时的性能进行了仿真。另外,基于矩量母函数方法,推导了OSTBC-OFDM系统在相关Nakagami-m衰落信道下,噪声环境为高斯白噪声,调制方式为MPSK时的误码率的闭式表达式,并进行了相应的仿真。最后文中给出了针对不同仿真结果的分析和结论。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 本文研究背景
• 1.2 MIMO与STBC
• 1.2.1 MIMO技术
• 1.2.2 空时分组码技术
• 1.3 多载波技术
• 1.4 STBC-OFDM技术研究进展
• 1.5 本文主要研究内容及章节安排
• 第2章 信道及噪声建模
• 2.1 信道模型
• 2.1.1 瑞利信道
• 2.1.2 Nakagami-m信道
• 2.1.3 MIMO信道建模
• 2.2 噪声模型
• 第3章 空时分组码
• 3.1 Alamouti编码的基本原理
• 3.1.1 Alamouiti方案的编码
• 3.1.2 Alamouiti方案的译码算法
• 3.2 正交空时分组码
• 3.2.1 OSTBC的编码
• 3.2.2 OSTBC的译码
• 第4章 OFDM技术
• 4.1 并行传输
• 4.2 OFDM的基本原理
• 4.3 OFDM的DFT实现
• 第5章 基于PDF积分法的OSTBC-OFDM性能分析
• 5.1 系统模型
• 5.2 OSTBC-OFDM系统在高斯噪声下的系统性能
• 5.2.1 MPSK调制方案的系统性能
• 5.2.2 MQAM调制方案的性能分析
• 5.3 OSTBC-OFDM系统在非高斯噪声下的性能
• 5.3.1 MPSK调制方案的系统性能
• 5.3.2 MQAM调制方案下的系统性能
• 第6章 基于MGF积分法的OSTBC-OFDM性能分析
• 6.1 系统模型
• 6.2 瞬时信噪比的矩量母函数
• 6.3 性能分析
• 第7章 仿真结果及分析
• 7.1 高斯噪声环境不相关衰落信道下的仿真结果及分析
• 7.1.1 实验方案
• 7.1.2 仿真结果分析
• 7.2 非高斯噪声环境不相关衰落信道下的仿真结果及分析
• 7.2.1 实验方案
• 7.2.2 仿真结果分析
• 7.3 高斯噪声环境相关衰落信道下的仿真结果及分析
• 7.3.1 仿真实验
• 7.3.2 仿真结果分析
• 第8章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录
• 研究生履历