MIMO多載波系統(tǒng)的物理層關鍵技術研究.pdf

1、無線移動寬帶通信是現(xiàn)代通信發(fā)展主流。但是，傳輸速率高速增長的多媒體業(yè)務和快速時變的多徑無線信道給無線移動通信的物理層設計帶來前所未有的壓力。在高質(zhì)量信源的業(yè)務需求下，越來越高的數(shù)據(jù)傳輸速率不斷推動著物理層數(shù)字基帶算法的研究與發(fā)展，使之成為研究熱點，各種新算法、新技術層出不窮。其中，多輸入多輸出天線技術和多載波調(diào)制技術正在促使傳統(tǒng)通信架構(gòu)發(fā)生重大變革，已經(jīng)成為高速移動通信的主要備選方法。本文圍繞著這兩種技術作用于物理層數(shù)字基帶所產(chǎn)生的關鍵

2、算法，重點從兩種技術對信道容量的影響，多載波通信時子載波函數(shù)的選擇，多天線應用的前提——信道估計，兩種技術中如何根據(jù)信源分級進行通信資源配置，以及一些前沿的編碼解碼技術五個主要方面展開研究，提出了自己的見解和解決方案，并進行了仿真驗證。
　　 1、研究了串行信道向并行信道的轉(zhuǎn)化，構(gòu)建了多天線多載波信道容量模型。多天線技術和多載波技術的引入，對于信道容量模型的影響都可以歸結(jié)為串行信道向并行信道的轉(zhuǎn)化。兩種技術的結(jié)合使時間-空間-頻

3、率三維資源下劃分并行子信道成為可能。本文在前人研究的基礎上，定義了三維聯(lián)合通信資源，建立了以一組符號為研究單元的多天線多載波信道容量模型，并給出了相應的約束條件，建立了容量目標函數(shù)，計算推導了最優(yōu)解以及相應的容量上限。同時，還從更廣義的角度研究了多天線多載波信道容量問題。本文所提出的模型并不局限于某一種多天線下的多載波調(diào)制，所得的結(jié)論具有一般性。傳統(tǒng)的單天線和單載波都可以看做所提出模型的實現(xiàn)特例。
　　 2、深入開展了基于兩種變

4、換的MIMO-MCM系統(tǒng)的性能比較分析，改進了基于小波包變換多載波系統(tǒng)的聯(lián)合均衡方法。在本文所建模型的指導下，對在單天線和多天線的框架內(nèi)的多載波基函數(shù)進行了研究，研究思想是“基于典型信道的特點選擇多載波調(diào)制函數(shù)與信道匹配”，研究對象主要集中在基于離散傅里葉變換的多載波調(diào)制和基于離散小波包變換的多載波調(diào)制。在不同的信道環(huán)境下對兩種多載波算法的通信性能進行仿真比較，并分析了仿真結(jié)果產(chǎn)生的原因，得出結(jié)論：基于離散傅里葉變換的多載波調(diào)制在多徑信

5、道中的傳輸性能較好，而基于離散小波包變換的多載波系統(tǒng)優(yōu)勢在于其靈活性。在基于小波包多載波系統(tǒng)上做了聯(lián)合均衡的改進，提高了系統(tǒng)性能。
　　 3、對3GPP組織提出的空間信道模型做了適用于仿真的分析處理，在此基礎上實現(xiàn)了基于最小均方誤差準則的信道估計器，并提出了基于小波去噪的改進最大似然信道估計器和基于全相位解調(diào)算法的最大似然估計器。仿真證明，結(jié)合頻域均衡校正技術，兩種新的信道估計器提高了通信系統(tǒng)的抗差錯性能。
　　 4、建

6、立了基于多天線多載波技術的圖像業(yè)務分級傳輸系統(tǒng)，并驗證其優(yōu)越性。基于高速業(yè)務模型的基本單元——圖像，分析研究了多天線多載波技術下信源信道聯(lián)合編碼的方法。仿真實驗證明了所提出的分級傳輸系統(tǒng)在不使用額外資源的情況下，有效的改善了圖像重構(gòu)質(zhì)量。
　　 5、提出了幾種通信系統(tǒng)中編碼解碼和信號檢測改進方法。主要包括：基于差分跳頻系統(tǒng)逐符號最大后驗概率檢測，多天線多載波下的空-時-頻編碼，單載波下基于全相位傅里葉分析的正交調(diào)幅信號檢測。論文