寬帶無線通信中空時編碼調(diào)制技術(shù)的研究.pdf

1、空時編碼和OFDM調(diào)制技術(shù)都是未來寬帶無線通信所要研究的前沿性課題，目前兩者的結(jié)合已經(jīng)成為國內(nèi)外關(guān)注的焦點和研究的重點。然而，它們的結(jié)合決非兩種技術(shù)的簡單組合，它們結(jié)合的內(nèi)在機理以及由此而引發(fā)的一系列新問題亟需去研究與解決。因此，如何將空時編碼與OFDM調(diào)制技術(shù)有機地結(jié)合起來，更有效地提高頻譜利用率、降低信道衰落對接收機性能的影響，是一個極具理論探索意義和實用價值的前瞻性課題。 在此背景下，本學(xué)位論文將結(jié)合國家自然科學(xué)基金項目“

2、寬帶移動通信中空時OFDM調(diào)制理論及關(guān)鍵技術(shù)研究”,重點討論在寬帶無線通信中如何應(yīng)用空時編碼調(diào)制技術(shù)進行更好的高質(zhì)量數(shù)據(jù)傳輸問題，并對其中的若干關(guān)鍵技術(shù)進行深入研究，主要包括：MIMO-OFDM系統(tǒng)中的空時頻編碼調(diào)制技術(shù)，差分空頻編碼調(diào)制技術(shù)，差分空時編碼調(diào)制技術(shù)以及白適應(yīng)空時編碼調(diào)制技術(shù)。 首先，對寬帶無線通信中MIMO-OFDM系統(tǒng)的空時頻編碼調(diào)制技術(shù)進行了深入研究。本文提出一種系統(tǒng)誤碼性能更為優(yōu)越、功率效率更高的級聯(lián)空時頻

3、編碼調(diào)制方案。該方案采用了子載波分組技術(shù)，通過適當?shù)淖虞d波分組方式,可以將OFDM系統(tǒng)中一系列相關(guān)的子信道分成若干個在空間、時間、頻率上相互統(tǒng)計獨立的子信道組，可保證系統(tǒng)獲得最大的分集增益，并使系統(tǒng)編譯碼的復(fù)雜程度大為降低；同時采用了空時格柵碼(STTC)、線性預(yù)編碼與空時分組碼(STBC)相結(jié)合，這就使得系統(tǒng)在獲得最大分集增益的前提下，能具有良好的編碼增益，而且利用空時分組碼的正交性原理以及線性預(yù)編碼提供的頻率分集增益，可以大大簡化空

4、時格柵碼(STrc)設(shè)計的復(fù)雜度；該方案最后引入了功率配置來進一步改善系統(tǒng)誤碼率性能和提高系統(tǒng)功率效率。 其次，對頻率選擇性衰落信道下的差分空時編碼調(diào)制技術(shù)進行了深入研究。本文提出一種適用于快速頻率選擇性衰落信道下的差分酉空頻編碼調(diào)制(DL/SFM)方案。該方案是在發(fā)送天線和OFDM子載波上進行酉空時編碼，同時在相鄰OFDM符號之間進行差分調(diào)制。該方案不僅能夠獲得全發(fā)送分集增益，而且通過在OFDM子載波之間引入編碼還能獲得更高的

5、編碼增益，其編碼增益隨著信道階數(shù)的增加而增大；同時該方案的差分機制只要求信道在2個OFDM符號內(nèi)保持不變，因而可明顯增強系統(tǒng)抗快速衰落的能力。相應(yīng)的性能分析及計算機仿真研究表明，該差分酉空頻編碼調(diào)制方案能夠有效地克服信道快速衰落的影響，在快速頻率選擇性衰落信道下具有很強的魯棒性。 再次，對時間選擇性衰落信道下的差分空時編碼調(diào)制技術(shù)進行了深入研究。本文提出一種基于多普勒編碼的差分空時編碼調(diào)制(DC-DSTM)方案。該方案適用于快速

6、時間選擇性衰落信道，它利用信道的時頻對偶性，將時間選擇性衰落信道轉(zhuǎn)化為頻率選擇性衰落信道，進而引入多普勒編碼以獲得時間選擇性衰落信道所固有的多普勒分集增益。通過對該差分空時編碼調(diào)制(DC-DSTM)方案成對差錯概率的計算和分析，證明了該系統(tǒng)在未知信道狀態(tài)信息的情況下同樣能夠獲得全分集增益(即發(fā)送分集增益和多普勒分集增益)，因而能在快速時間選擇性衰落信道下呈現(xiàn)出良好的誤碼率性能。 最后，對MIMO-OFDM系統(tǒng)中的自適應(yīng)空時編碼調(diào)

7、制技術(shù)進行了深入研究，本文提出一種基于瞬時信道下誤碼率性能預(yù)測的自適應(yīng)空時編碼調(diào)制方案。該方案是將編碼調(diào)制(MCS)與MIMO傳輸技術(shù)相結(jié)合，基于瞬時信道下的誤碼率性能預(yù)測，自適應(yīng)地選擇最優(yōu)化傳輸模式，能夠使系統(tǒng)在給定目標誤碼率性能的前提下，數(shù)據(jù)吞吐量(或者頻譜利用率)達到最大。為了使這種自適應(yīng)傳輸方案成為可能，本文提出一種瞬時誤碼率性能估算模型，并給出了有效信噪比SNR<,eff>、平均比特互信息MIB的計算公式，以及相應(yīng)的誤碼率性能