多天線系統(tǒng)中基于全速率空時(shí)分組碼的分集性能研究.pdf

1、在未來(lái)民用領(lǐng)域，新一代寬帶無(wú)線業(yè)務(wù)如高清晰度無(wú)線視頻會(huì)議、無(wú)線虛擬現(xiàn)實(shí)等業(yè)務(wù)，要求系統(tǒng)提供高達(dá)幾百兆每秒的數(shù)據(jù)速率即250倍UMTS(Universal Mobi1e Telephone System)的最大數(shù)據(jù)速率，在其他特殊領(lǐng)域如軍用，深空通信等，越來(lái)越強(qiáng)調(diào)異構(gòu)群體的互連互通，這必然導(dǎo)致通信業(yè)務(wù)的急劇增加，同時(shí)無(wú)線通信環(huán)境存在多徑衰落，多普勒頻移和信道快速時(shí)變等許多不利因素，移動(dòng)通信可使用的頻譜資源也相當(dāng)有限，為解決這些問(wèn)題，傳統(tǒng)的

2、無(wú)線通信技術(shù)已很難滿足人們?cè)诿裼煤蛙娪玫阮I(lǐng)域?qū)o(wú)線移動(dòng)通信需求的急劇增長(zhǎng)。
　　 MIM0(Multi-input Multi-output)采用多發(fā)多收技術(shù)，可以充分利用短波信道的多徑效應(yīng)，各天線使用同頻段傳輸，有效地提高了頻譜利用率與傳輸?shù)目煽啃?，是未?lái)提升短波通信數(shù)據(jù)傳輸能力的主要技術(shù)?？諘r(shí)編碼則是一種能充分利用MIM0系統(tǒng)信道容量的實(shí)用技術(shù)，空時(shí)編碼在不同天線發(fā)送的信號(hào)間引入了時(shí)域和空域相關(guān)，可在不增加信號(hào)帶寬和發(fā)送功率

3、的情況下，有效地提高信息傳輸速率，改善信息傳輸性能。本文以提高短波遠(yuǎn)程通信傳輸速率與可靠性為應(yīng)用背景，重點(diǎn)研究了MIMO系統(tǒng)中的全速率正交空時(shí)編碼和天線選擇技術(shù)，主要工作及創(chuàng)新點(diǎn)如下：
　　 1、提出了一種新的基于準(zhǔn)正交空時(shí)分組碼特殊結(jié)構(gòu)的傳輸方法，并據(jù)此方法進(jìn)一步優(yōu)化了準(zhǔn)正交空時(shí)分組碼中斷概率上界和下界。該方法通過(guò)DU(對(duì)角酋)分解推導(dǎo)出4天線情況下改進(jìn)的表達(dá)式，在接收端可以解耦不同天線上的信號(hào)，由于采用了DU分解，該算法在接

4、收端可以采用線性解耦恢復(fù)信號(hào)，從而將傳統(tǒng)的非線性檢測(cè)方法轉(zhuǎn)變?yōu)槭褂镁€性最大似然方法檢測(cè)信號(hào)，仿真結(jié)果證明本文算法和傳統(tǒng)方法一樣能夠獲得信道中斷概率性能，但在譯碼復(fù)雜度方面本文算法具有明顯優(yōu)勢(shì)。
　　 2、通過(guò)對(duì)準(zhǔn)正交空時(shí)分組碼編碼矩陣的分析，構(gòu)造了兩種新的編碼矩陣(ND1編碼和ND2編碼)，該編碼矩陣與TBH和Jafarkhani特征矩陣有相似行列式，特征矩陣相關(guān)值也和TBH和Jafarkhani有相似位置，只是ND2編碼在譯碼

5、時(shí)存在碼間干擾問(wèn)題，本文針對(duì)這一問(wèn)題提出了一種優(yōu)化調(diào)制方法消除了干擾，仿真結(jié)果顯示本文構(gòu)造的兩種編碼與TBH和Jafarkhani編碼具有相似性能，而且優(yōu)化的ND2編碼在信噪比為8dB時(shí)誤碼性能有一個(gè)數(shù)量級(jí)的提高。
　　 3、提出了一種基于星座旋轉(zhuǎn)分組技術(shù)的低復(fù)雜度準(zhǔn)正交空時(shí)分組碼譯碼方法。本文從QO-STBC聯(lián)合譯碼出發(fā)，提出將編碼矩陣的分布矩陣進(jìn)行線性變換后分組，各個(gè)不同組中的分布矩陣與其他組的成員正交，以此優(yōu)化分集增益，利

6、用這種分組原則，本文提出了一種新的線性傳輸方法來(lái)降低QO-STBC譯碼復(fù)雜度，該方法在聯(lián)合檢測(cè)時(shí)既能獲得較大的分集增益，同時(shí)具有較低的譯碼復(fù)雜度，仿真結(jié)果顯示本文提出的方法獲得全分集的同時(shí)所需譯碼符號(hào)數(shù)量減少到1/2。
　　 4、提出一種解耦函數(shù)的球譯碼轉(zhuǎn)換方法。本文通過(guò)對(duì)解耦函數(shù)的歐基里德范數(shù)轉(zhuǎn)換，將解耦函數(shù)轉(zhuǎn)換成兩個(gè)獨(dú)立的歐基里得范數(shù)形式，從而將球譯碼方法獨(dú)立應(yīng)用到兩個(gè)譯碼函數(shù)；在準(zhǔn)正交碼低復(fù)雜度譯碼方面，本文將球譯碼方法應(yīng)

7、用到準(zhǔn)正交空時(shí)分組碼，在復(fù)域內(nèi)提出一種基于重新排序的更好搜索算法，該算法通過(guò)優(yōu)化球半徑迭代過(guò)程，加快了信號(hào)矢量搜索速度，仿真結(jié)果顯示16PSK調(diào)制時(shí)本文算法所需浮點(diǎn)運(yùn)算量降低了大約40％。
　　 5、針對(duì)無(wú)線多輸入多輸出分集系統(tǒng)提出了一種四天線發(fā)送的全速率擴(kuò)展空時(shí)分組碼(EO-STBC)，分析了該編碼特征矩陣和系統(tǒng)傳輸函數(shù)；根據(jù)該分組碼特點(diǎn)提出一種基于雙比特反饋的分集增益自適應(yīng)控制方法，該方法利用信道狀態(tài)信息(CSI)，采用天線