低復(fù)雜度多用戶分層空時(shí)編碼研究.pdf

1、MIMO技術(shù)是未來(lái)寬帶無(wú)線通信大幅度提升信道容量和改善通信質(zhì)量的關(guān)鍵技術(shù)。目前，基于MIMO系統(tǒng)的分層空時(shí)碼能夠成倍地提高系統(tǒng)容量，但不能夠獲得分集增益；通過(guò)空時(shí)分組編碼可獲得分集增益來(lái)克服深度衰落，但典型的正交空時(shí)分組碼和準(zhǔn)正交空時(shí)分組碼在獲得低譯碼復(fù)雜度的同時(shí)均具有較低的編碼速率。多用戶分層空時(shí)編碼將分層空時(shí)碼與空時(shí)分組編碼結(jié)合起來(lái)，通過(guò)將發(fā)送天線分成多個(gè)組(用戶)，每組(用戶)獨(dú)立進(jìn)行空時(shí)分組編碼，在接收端通過(guò)干擾相消分別譯碼來(lái)自

2、各組(用戶)的發(fā)送符號(hào)，在獲得分集增益的同時(shí)能夠提高空時(shí)分組碼的編碼速率，是目前多用戶MIMO系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用的一種空時(shí)編碼方案。若采用最大似然(Maximum Likelihood，ML)譯碼算法譯碼，復(fù)雜度很高，不利于實(shí)際應(yīng)用。
　　 部分干擾相消(Partial Interference Cancellation，PIC)分組譯碼算法通過(guò)發(fā)送符號(hào)分組和干擾相消并獨(dú)立譯碼，在所有采用投影矩陣的同類分組譯碼算法中具有最優(yōu)的誤符號(hào)

3、率。在單用戶MIMO系統(tǒng)中，PIC分組譯碼算法通過(guò)編碼設(shè)計(jì)可以較低的復(fù)雜度獲得全分集性能。但對(duì)其在多用戶系統(tǒng)中應(yīng)用時(shí)的分集性能與空時(shí)編碼設(shè)計(jì)尚無(wú)相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行研究。
　　 論文以多用戶分層空時(shí)編碼系統(tǒng)為研究對(duì)象，研究采用低復(fù)雜度的PIC分組譯碼算法時(shí)的系統(tǒng)性能與譯碼算法改進(jìn)，并研究基于低復(fù)雜度串行干擾相消(Successesive Interference Cancellation，SIC)輔助PIC(PIC-SIC)分組譯碼算法

4、的全分集多用戶空時(shí)分組碼的設(shè)計(jì)。主要研究成果有：
　　 ①提出多用戶分層空時(shí)系統(tǒng)等效信道模型的獲取方法。基于空時(shí)分組碼的線性表示，通過(guò)矩陣變換獲取了多用戶分層空時(shí)系統(tǒng)等效信道模型的表示方程，并證明PIC分組譯碼算法的投影矩陣可以繼續(xù)簡(jiǎn)化，從而進(jìn)一步降低干擾相消后的譯碼復(fù)雜度。
　　 ②研究采用ML譯碼和PIC分組譯碼算法時(shí)多用戶分層空時(shí)編碼系統(tǒng)的分集性能。基于空時(shí)編碼設(shè)計(jì)的秩準(zhǔn)則，證明多用戶分層空時(shí)編碼系統(tǒng)采用ML譯碼時(shí)

5、，可獲得與同樣天線配置和空時(shí)編碼方案的單用戶MIMO系統(tǒng)相同的分集增益。論文進(jìn)一步證明，PIC分組譯碼的K用戶分層空時(shí)碼系統(tǒng)，每用戶具有M副發(fā)送天線和N副接收天線的情況下，采用Alamouti碼和準(zhǔn)正交空時(shí)分組碼所能獲得的分集增益為M(N-K+1)。該研究為低復(fù)雜度多用戶分層空時(shí)編碼系統(tǒng)提供了新的性能分析結(jié)果。
　　 ③為提升PIC分組譯碼算法譯碼的多用戶分層空時(shí)編碼系統(tǒng)性能，通過(guò)對(duì)任意信道環(huán)境下不同分組方案干擾相消后功率增益的

6、對(duì)比分析，提出了一種自適應(yīng)分組譯碼算法，在任意信道環(huán)境下自適應(yīng)地選擇功率增益最大的分組方案，從而獲得更優(yōu)的系統(tǒng)性能。仿真結(jié)果表明，采用此自適應(yīng)分組算法，可以比傳統(tǒng)的分組方法獲得約3dB的誤碼率增益。
　　 ④傳統(tǒng)多用戶分層空時(shí)編碼系統(tǒng)，采用PIC分組譯碼算法和其它干擾相消譯碼算法時(shí)，均會(huì)損失分集增益。論文通過(guò)改變編碼方案，增強(qiáng)了分組譯碼時(shí)各分組等效信道矩陣所含矢量之間的獨(dú)立性，并通過(guò)符號(hào)成對(duì)差錯(cuò)概率分析，證明所提編碼方案采用PI