MIMO技術(shù)及其在WLAN中的應(yīng)用.pdf

1、多輸入多輸出(MIMO)技術(shù)是新一代無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，它既可以增加傳輸?shù)目煽啃?，也可以增加傳輸?shù)乃俾省１疚牡难芯烤蛧@MIMO的理論和應(yīng)用展開(kāi)，具體內(nèi)容包括發(fā)射分集技術(shù)中的空時(shí)碼設(shè)計(jì)準(zhǔn)則與方法，空間復(fù)用及其與發(fā)射分集相結(jié)合時(shí)的編譯碼問(wèn)題，最后從吞吐量的角度研究了這些技術(shù)在WLAN系統(tǒng)中的應(yīng)用。 本文的主要研究成果總結(jié)如下： 首先研究了空時(shí)格碼(sTTC)跡設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的改進(jìn)問(wèn)題。本文指出跡準(zhǔn)則的核心思想雖然是正確的

2、，但給出的成對(duì)錯(cuò)誤概率上界不合理，好碼的設(shè)計(jì)方法也有不足。于是文中重新推導(dǎo)了成對(duì)錯(cuò)誤概率上界，給出了分別適用于慢、快衰落的兩個(gè)新的上界-特征值和方/方和比、以及平方距離和方/方和比。文中對(duì)好碼的設(shè)計(jì)方法也做了改進(jìn)，并且找到了一些性能更好的新碼。文中還根據(jù)同一個(gè)碼的特征值和方/方和比分布與平方距離和方/方和比分布的不同，解釋了同一個(gè)碼快慢衰落下存在性能差異的原因。另外還利用跡在快慢衰落下均為碼性能主要決定因素的特點(diǎn)，將其用于設(shè)計(jì)在快慢衰落

3、下均要求有良好性能的智貪碼(smarl-greedy code)，并據(jù)此找到了一些性能更好的智貪碼。 其次，本文將原平坦衰落下的跡準(zhǔn)則推廣到頻率選擇性衰落信道。這部分的工作包括兩點(diǎn)：一是證明了無(wú)論慢衰落還是快衰落，跡準(zhǔn)則的核心思想在頻率選擇性衰落下都仍然成立。二是通過(guò)對(duì)S1vrC與空頻格碼(SFTC)內(nèi)在聯(lián)系的理論分析，表明跡準(zhǔn)則意義下好的STTC被用作SF‘TC時(shí)亦為好碼，同時(shí)跡分布的改進(jìn)思路對(duì)于SFTC也仍然適用。在無(wú)正交頻

4、分復(fù)用(OFDM)子載波間交織時(shí)，徑間時(shí)延的增加可顯著提高SFTC的性能，但在有交織時(shí)對(duì)碼性能幾乎沒(méi)有提高。而對(duì)于OFDM子載波間交織，在徑間時(shí)延較小時(shí)可顯著提高碼性能，但在時(shí)延較大時(shí)卻會(huì)略微降低碼性能。另外和STTC一樣，增加SFTC的狀態(tài)數(shù)可顯著提高碼性能。 再次，本文研究了基于跡準(zhǔn)則的超正交空時(shí)格碼(SOSTTC)的手工設(shè)計(jì)問(wèn)題。在這一部分，本文指出了采用秩一行列式準(zhǔn)則進(jìn)行SOSTTC手工設(shè)計(jì)的劣勢(shì)，以及用跡準(zhǔn)則進(jìn)行手工設(shè)

5、計(jì)的優(yōu)勢(shì)。研究了基于跡準(zhǔn)則的SOSTTC手工設(shè)計(jì)中各要素的優(yōu)化方法，特別是針對(duì)不同網(wǎng)格形狀詳細(xì)的給出了網(wǎng)格中信號(hào)、空時(shí)分組碼(STBC)編碼方式的手工分配方法。通過(guò)借鑒網(wǎng)格編碼調(diào)制(TCM)中的星座擴(kuò)展的思想，本文還設(shè)計(jì)出了一些性能更優(yōu)的SOSTTC碼。最后通過(guò)仿真證實(shí)了基于跡準(zhǔn)則設(shè)計(jì)的SOSTTC在快衰落下也很好的性能，并指出了SOSTTC譯碼中容易出現(xiàn)的兩種錯(cuò)誤。 接下來(lái)，本文研究了貝爾實(shí)驗(yàn)室分層空時(shí)結(jié)構(gòu)(BLAST)及其與

6、發(fā)射分集相結(jié)合的系統(tǒng)中的編譯碼問(wèn)題。首先提出了一種改進(jìn)的組干擾抑制算法-OGIS，該算法通過(guò)排序決定組的檢測(cè)順序，改善了誤比特性能。其次，提出了一種基于OGIS的改進(jìn)的垂直BLAST(V-BIAST)檢測(cè)算法，當(dāng)發(fā)射天線(xiàn)數(shù)較少時(shí)，該方法以可接受的復(fù)雜度改善了誤比特性能。再次，針對(duì)STBC+V-BLAST混合系統(tǒng)，提出了一種簡(jiǎn)化的最大似然譯碼算法。針對(duì)STTC+V-BLAST混合系統(tǒng)，提出了兩種準(zhǔn)最大似然譯碼的算法。這兩種算法相比于最大似

7、然算法均大大降低了計(jì)算復(fù)雜度，相比于傳統(tǒng)算法則誤比特性能明顯提高。文中還對(duì)STBC+V-BLAST與STTC+V-BLAST兩種混合系統(tǒng)進(jìn)行了比較，認(rèn)為前者不僅在計(jì)算量上小于后者，而且在誤比特性能上也略有優(yōu)勢(shì)。最后給出了應(yīng)用于純BLAST的5種糾錯(cuò)編譯碼方案，以及應(yīng)用于復(fù)用一分集混合系統(tǒng)的10種糾錯(cuò)編譯碼方案，比較了每一種方案的優(yōu)缺點(diǎn)，并進(jìn)行了性能的仿真比較。得到的結(jié)論是多級(jí)譯碼作為次優(yōu)譯碼，其譯碼的具體方法對(duì)性能影響很大，沒(méi)有哪一種編

8、碼方式具有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)必需將發(fā)射端編碼方案和接收端的譯碼方案結(jié)合起來(lái)考慮。最后，本文研究了MIMO技術(shù)在實(shí)際的OFDM WLAN系統(tǒng)中的應(yīng)用問(wèn)題。這一部分首先指出吞吐量是衡量wLAN系統(tǒng)的合理指標(biāo)。其次研究了信道對(duì)MIMO性能的影響，結(jié)果是多徑時(shí)延的大小對(duì)于發(fā)射分集和空間復(fù)用兩類(lèi)技術(shù)有著不同的影響，天線(xiàn)相關(guān)性的增加對(duì)兩類(lèi)技術(shù)都會(huì)造成性能的下降。本文還提出了多種應(yīng)用于OFDM WLAN的MIMO技術(shù)方案，并在文末對(duì)其性能進(jìn)行了比