復(fù)雜環(huán)境中多天線非相干通信的研究.pdf

1、在無線通信系統(tǒng)的發(fā)射端和接收端設(shè)置多天線能有效的提高信道容量、系統(tǒng)的通信速率和抗衰落能力。然而在現(xiàn)實(shí)的復(fù)雜環(huán)境下,信道的特征可能是多變的。終端的移動(dòng)會(huì)造成信道的快速時(shí)變,而使得信道的估計(jì)值產(chǎn)生偏差,因此影響對(duì)信號(hào)的估計(jì)。配置在移動(dòng)終端的多天線會(huì)因?yàn)槌叽缫蛩囟共煌诺喇a(chǎn)生空間相關(guān)性,從而影響系統(tǒng)的性能。本篇論文將討論快速時(shí)變且空間相關(guān)的多天線系統(tǒng)中的一些研究成果和相應(yīng)的算法。
　　 在信道快速時(shí)變的環(huán)境中,準(zhǔn)確獲取即時(shí)信道信息(

2、CSI)需要發(fā)送更多的訓(xùn)練序列。尤其對(duì)于多天線通信系統(tǒng),由于接收端需要估計(jì)更多的信道,系統(tǒng)需要消耗巨大的資源。如果在接收端不需要估計(jì)CSI,這些資源便可節(jié)省下來。我們稱在接收端不需要CSI的系統(tǒng)為非相干系統(tǒng)(Noneoherent System)。由于在信道快速時(shí)變時(shí)系統(tǒng)容易獲取信道的統(tǒng)計(jì)信息,本文首先分析有準(zhǔn)確信道統(tǒng)計(jì)信息的非相干系統(tǒng)。當(dāng)信道高速時(shí)變時(shí)(相干時(shí)間為一個(gè)或兩個(gè)時(shí)隙),利用已知信道的統(tǒng)計(jì)信息,本文提出了特征向量調(diào)制和正交信

3、號(hào)設(shè)計(jì)兩種方法。特征向量調(diào)制將信息比特1調(diào)制成發(fā)射相關(guān)矩陣的最大特征向量,將信息比特0映射成0特征向量。正交信號(hào)設(shè)計(jì)將信息比特映射成在時(shí)域上相互正交的兩個(gè)向量,同時(shí)將發(fā)射信號(hào)設(shè)計(jì)成沿著發(fā)射相關(guān)矩陣的最大特征向量方向。研究表明,與以往認(rèn)為的空間相關(guān)性會(huì)降低相干多天線系統(tǒng)的分集增益不同的是,這兩種技術(shù)將帶來發(fā)送相關(guān)增益。在高速時(shí)變信道中,當(dāng)發(fā)送端的空間相關(guān)性越大,利用以上兩種傳輸方法的性能越好。然后,本文還研究了獲取信道的統(tǒng)計(jì)信息的方法并提

4、出了在一種快衰落信道中估計(jì)信道空間相關(guān)矩陣的新算法。
　　 在快速時(shí)變信道中利用空時(shí)碼進(jìn)行差分傳輸也是非相干多天線通信的一種有效的方法。差分空時(shí)碼具有在接收端無需進(jìn)行信道估計(jì)并進(jìn)行低復(fù)雜度信號(hào)檢測(cè)的特點(diǎn),同時(shí)可以提高分集增益。然而,差分空時(shí)碼性能低于相干空時(shí)碼性能3dB。因此,如何優(yōu)化差分空時(shí)碼通信是研究非相干系統(tǒng)的一個(gè)重要內(nèi)容。為此,本文提出了一種新的差分空時(shí)碼系統(tǒng)。首先,本文把差分檢測(cè)器等效為復(fù)合信道估計(jì)和相干檢測(cè)兩個(gè)部分,

5、并以此提出了廣義差分空時(shí)碼的幀結(jié)構(gòu)。廣義差分幀由參考部分和信號(hào)部分組成,每一個(gè)參考部分和信號(hào)部分中的空時(shí)碼塊將是前一個(gè)參考部分空時(shí)碼塊的差分編碼。研究表明,在參考部分和信號(hào)部分通過最優(yōu)功率分配,廣義差分空時(shí)碼系統(tǒng)的性能可以高于傳統(tǒng)差分空時(shí)碼系統(tǒng)性能3dB,并接近相干空時(shí)碼系統(tǒng)的性能。此外,本文研究了利用信道統(tǒng)計(jì)信息提高傳統(tǒng)差分空時(shí)碼性能的方法。由于差分空時(shí)碼系統(tǒng)中多入多出(MIMO)和多入單出(MISO)系統(tǒng)具有對(duì)應(yīng)特性,本文設(shè)計(jì)了基于