MIMO-CPM的信道模型、空時(shí)編碼和同步技術(shù)研究.pdf

1、人們對(duì)信息需求的增長與有限的可利用的頻譜資源之間的矛盾，要求下一代的通信系統(tǒng)必須具有更高的頻譜效率，才能滿足通信容量迅速增長的需求。多輸入多輸出(MIMO)技術(shù)可以顯著提高系統(tǒng)的頻譜利用率、傳輸效率和性能。在未來無線通信系統(tǒng)中具有良好的應(yīng)用前景。連續(xù)相位調(diào)制(CPM)模式，通過平滑符號(hào)間過渡相位來改善譜密度特性。它是一種性能優(yōu)良的調(diào)制模式，是各種新型移動(dòng)通信、無線電臺(tái)的主要調(diào)制模式之一。本文從MIMO和CPM的基本原理出發(fā)，針對(duì)MIMO

2、—CPM系統(tǒng)的幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了探索與創(chuàng)新性研究。
　　 無線信道是影響傳輸系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型和算法設(shè)計(jì)的關(guān)鍵因素?；谝延械睦碚摮晒?，本文給出了一種非線性相關(guān)信道模型的建模方法，從空間相關(guān)性著手，采用經(jīng)典的Jakes模型來生成衰落信號(hào)并結(jié)合非線性功放的特性，提出了非線性MIMO相關(guān)衰落系數(shù)矩陣的產(chǎn)生方法。另一方面，本文分析了2天線正交空時(shí)編碼的CPM(OST—CPM)系統(tǒng)的最大似然序列檢測算法(MLSD)在非線性MIMO相關(guān)信道中的

3、性能特性。信道相關(guān)性對(duì)OST—CPM系統(tǒng)的影響與對(duì)空時(shí)編碼結(jié)合線性調(diào)制模式時(shí)的影響類似，它將導(dǎo)致OST—CPM系統(tǒng)MLSD算法的編碼性能下降，但是分集增益不變，而且仍可達(dá)到滿增益。當(dāng)存在非線性失真時(shí)，本文采用預(yù)失真電路來補(bǔ)償非線性功放對(duì)OST—CPM系統(tǒng)MLSD算法性能的影響。由于CPM信號(hào)的恒包絡(luò)特性，非線性功放對(duì)OST—CPM系統(tǒng)的非相干檢測算法的編碼性能基本沒有影響。這也是MIMO—CPM系統(tǒng)優(yōu)于多天線結(jié)合線性調(diào)制模式系統(tǒng)的主要性

4、能之一。
　　 MIMO—CPM系統(tǒng)的另一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)是空時(shí)編譯碼問題。利用CPM信號(hào)的Rimoldi分解思想，本文提出了兩種空時(shí)編碼CPM系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，空時(shí)編碼采用Zp域上的卷積編碼和空時(shí)網(wǎng)格編碼方式。這兩種聯(lián)合編碼的CPM系統(tǒng)不僅適用于RC和REC成形的全響應(yīng)CPM信號(hào)，而且適用于部分響應(yīng)CPM信號(hào)。通過將空時(shí)編碼與CPM信號(hào)中的CPE模塊聯(lián)合編碼設(shè)計(jì)后，系統(tǒng)的整體編碼方式相當(dāng)簡單。雖然空時(shí)編碼結(jié)合部分響應(yīng)CPM信號(hào)的STC

5、—2RC—CPM系統(tǒng)比全響應(yīng)的STC—1RC—CPM性能略差，但是由于部分響應(yīng)CPM信號(hào)具有更高的頻譜利用率，因此在實(shí)際通信系統(tǒng)中具有更廣的應(yīng)用前景。針對(duì)OST—CPM系統(tǒng)，本文又提出了一種適用于RC以及REC成形的全響應(yīng)CPM信號(hào)的非相干檢測算法。在準(zhǔn)靜態(tài)衰落信道中，非相干檢測算法的性能雖然比MLSD算法的性能略差，但是由于該算法不需要知道信道狀態(tài)信息，因此具有實(shí)用價(jià)值。然而在快Rayleigh衰落信道中，當(dāng)增加觀察窗口長度時(shí)，非相干

6、檢測算法的性能急劇惡化，這也是該算法的應(yīng)用局限。
　　 同步是通信系統(tǒng)接收機(jī)工作的基礎(chǔ)。針對(duì)MIMO—CPM系統(tǒng)，本文提出了兩種基于不同形式的訓(xùn)練序列的符號(hào)定時(shí)估計(jì)算法。兩種符號(hào)定時(shí)同步算法均不依賴于具體的空時(shí)碼型，因此適用于任意的空時(shí)編碼結(jié)合CPM信號(hào)的MIMO—CPM系統(tǒng)，具有很強(qiáng)的通用性。方法二較方法一具有更簡單的結(jié)構(gòu)、更少的運(yùn)算量、更廣的應(yīng)用范圍以及更優(yōu)的估計(jì)性能?？諘r(shí)網(wǎng)格編碼CPM系統(tǒng)在非理想同步情況下采用方法二時(shí)的誤