MIMO-OFDM系統(tǒng)的空時(shí)編碼技術(shù)研究.pdf

1、隨著B(niǎo)3G移動(dòng)通信的快速發(fā)展，人們對(duì)高速率、大容量的多媒體業(yè)務(wù)傳輸提出了迫切需求。然而，它的實(shí)現(xiàn)不得不面對(duì)頻率資源的限制和多徑衰落的影響這兩個(gè)嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，它們是進(jìn)一步提高系統(tǒng)信道容量和通信質(zhì)量的障礙。近年來(lái)，基于多天線(xiàn)技術(shù)的多輸入多輸出（MIMO，Multiple Input Multiple Output）技術(shù)已成為解決以上問(wèn)題的新途徑，它將多徑效應(yīng)視為有利因素加以利用，可以實(shí)現(xiàn)通信系統(tǒng)有效性和可靠性的全面提升。MIMO技術(shù)可以在不增

2、加發(fā)射功率和帶寬的情況下成倍提高信道容量，也可以大幅增強(qiáng)抗衰落能力以改善通信質(zhì)量，這源于空時(shí)編碼（STC，Space Time Coding）技術(shù)所帶來(lái)的空間復(fù)用增益和空間分集增益。
　　 另外，正交頻分復(fù)用（OFDM，Orthogonal Frequency Division Multiplexing）技術(shù)可在頻域內(nèi)將頻率選擇性衰落信道轉(zhuǎn)換為平坦衰落信道，從而克服頻率選擇性衰落的影響，而它的子載波的頻譜正交特性也使得頻譜利用率

3、也有一定提高。因此，結(jié)合MIMO與OFDM的MIMO-OFDM技術(shù)則能優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，即MIMO的空時(shí)分集/復(fù)用，加上OFDM的頻率分集/復(fù)用，可以同時(shí)利用空間、時(shí)間和頻率三維資源，使系統(tǒng)的信道容量和抗衰落能力大為增強(qiáng)。
　　 在此背景下，本論文主要進(jìn)行了以下相關(guān)研究：
　　 ①研究無(wú)線(xiàn)通信的信道特征，理解多徑衰落對(duì)系統(tǒng)性能的影響。然后由空間分集技術(shù)引入空時(shí)編碼技術(shù)，在此基礎(chǔ)上研究MIMO系統(tǒng)模型，從信息論角度推導(dǎo)出MIMO信

4、道容量表達(dá)式，并用蒙特卡洛方法對(duì)SISO、SIMO、MISO、MIMO系統(tǒng)的信道容量進(jìn)行了仿真。仿真結(jié)果表明，采用多根天線(xiàn)的MIMO技術(shù)確實(shí)具有成倍增加信道容量的潛力。
　　 ②研究空時(shí)編碼的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，從誤碼率角度推導(dǎo)出在不同信道衰落情況下進(jìn)行空時(shí)編碼設(shè)計(jì)的性能表達(dá)式。
　　 ③研究分層空時(shí)編碼（LSTC，Layered Space Time Coding）、空時(shí)網(wǎng)格編碼（STTC，Space Time Trellis

5、Coding）、空時(shí)分組編碼（STBC，Space Time Block Coding）三種典型的空時(shí)編碼技術(shù)的編、譯碼原理，并對(duì)不同編碼格式、不同映射方式、不同天線(xiàn)數(shù)目以及不同編碼速率等條件下的系統(tǒng)性能進(jìn)行詳細(xì)仿真比較。仿真結(jié)果表明，LSTC以空間復(fù)用的形式提高數(shù)據(jù)傳輸速率，而STTC和STBC則以具有相關(guān)性的編譯碼結(jié)構(gòu)改善數(shù)據(jù)傳輸可靠性。另外，本文創(chuàng)新性地對(duì)BLAST方案進(jìn)行了一種折衷改進(jìn)，通過(guò)從接收端反饋信道狀態(tài)信息，發(fā)射端動(dòng)態(tài)調(diào)

6、整空時(shí)碼元映射方式，從而使系統(tǒng)可以適應(yīng)更加廣泛的衰落信道環(huán)境并同時(shí)獲得可觀(guān)的復(fù)用增益和抗衰落能力。
　　 ④研究OFDM的基本原理，理解OFDM有效抵抗頻率選擇性衰落的實(shí)質(zhì)。在此基礎(chǔ)上，將MIMO結(jié)合OFDM構(gòu)建MIMO-OFDM 系統(tǒng)，并對(duì)采用空時(shí)/頻編碼的MIMO-OFDM系統(tǒng)進(jìn)行了性能分析和仿真。仿真結(jié)果表明，采用了空時(shí)/頻編碼的OFDM系統(tǒng)比傳統(tǒng)的OFDM系統(tǒng)的性能有很大提升。然后，改變準(zhǔn)靜態(tài)平坦衰落的信道條件，結(jié)合OF