多入多出系統(tǒng)中的差分檢測(cè)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、隨著世界范圍內(nèi)無(wú)線通信容量需求的提高，持續(xù)增長(zhǎng)的容量需求與有限頻譜資源之間的矛盾成為研究高頻譜利用率技術(shù)的動(dòng)力和挑戰(zhàn)。在眾多新技術(shù)中，基于多天線的多輸入多輸出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)技術(shù)已被證明是實(shí)現(xiàn)充分利用空間資源、提高頻譜利用率的有效途徑之一，是未來(lái)寬帶無(wú)線通信系統(tǒng)的主要技術(shù)。 MIMO系統(tǒng)中，由于信道的時(shí)變特性、用戶的快速移動(dòng)等原因，在很多無(wú)線應(yīng)用環(huán)境中，對(duì)信道的精確估計(jì)是

2、十分困難的。在這些情況下，差分檢測(cè)技術(shù)成為了很有吸引力的一種方案：差分檢測(cè)技術(shù)無(wú)需進(jìn)行信道估計(jì)，克服了相干檢測(cè)技術(shù)需要準(zhǔn)確信道信息的缺點(diǎn)，同時(shí)簡(jiǎn)化了接收機(jī)設(shè)計(jì)。因此，本文系統(tǒng)地研究了MIMO系統(tǒng)中的差分檢測(cè)技術(shù)。 本文主要研究了三類MIMO系統(tǒng)的差分檢測(cè)技術(shù)：基于集中式發(fā)射天線的MIMO(本文簡(jiǎn)稱為集中式MIMO)系統(tǒng)差分檢測(cè)技術(shù)；基于異步發(fā)射信號(hào)的MIMO系統(tǒng)差分檢測(cè)技術(shù)；基于分布式發(fā)射天線的分布式MIMO系統(tǒng)差分檢測(cè)技術(shù)。

3、 首先，在集中式MIMO系統(tǒng)差分檢測(cè)技術(shù)研究中，本文主要解決了現(xiàn)有集中式MIMO系統(tǒng)差分檢測(cè)算法復(fù)雜度高、頻譜利用率低的問(wèn)題，主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)如下： (1)提出了一種新的基于準(zhǔn)正交空時(shí)碼的低復(fù)雜度MIMO差分檢測(cè)算法，該算法利用聯(lián)合星座映射的方法構(gòu)造準(zhǔn)正交空時(shí)碼進(jìn)行差分編碼；接收端可實(shí)現(xiàn)星座符號(hào)對(duì)并行差分檢測(cè)。與現(xiàn)有算法相比，由于該算法采用并行處理方式，復(fù)雜度大大降低。 (2)提出一種新的基于Alamouti空時(shí)碼的相位

4、差分檢測(cè)算法，該算法將數(shù)據(jù)信息差分調(diào)制成相位信息，接收端利用前后連續(xù)接收量檢測(cè)相位信息。該算法簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，是一種極具實(shí)用性的算法。 (3)針對(duì)現(xiàn)有的集中式MIMO系統(tǒng)差分檢測(cè)算法頻譜利用率低的問(wèn)題，提出一種新的高頻譜利用率的Alamouti空時(shí)碼差分檢測(cè)算法，通過(guò)對(duì)發(fā)射符號(hào)的角度旋轉(zhuǎn)，增加了發(fā)射符號(hào)的信息量，提高了頻譜利用率。 其次，在基于異步發(fā)射信號(hào)的MIMO系統(tǒng)差分檢測(cè)技術(shù)研究中，本文主要解決了現(xiàn)有集中式MIMO

5、系統(tǒng)中V-BLAST(Vertical Bell Laboratories LayeredSpace-Time)信號(hào)無(wú)法進(jìn)行差分檢測(cè)、并且相干檢測(cè)要求接收天線數(shù)目不小于發(fā)射天線數(shù)目的問(wèn)題，主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)如下： (1)研究了基于異步發(fā)射信號(hào)的MIMO系統(tǒng)接收基帶信號(hào)模型，推導(dǎo)出一種接收信號(hào)矩陣表達(dá)式。該數(shù)學(xué)模型使得基于異步發(fā)射的MIMO信號(hào)檢測(cè)成為可能。 (2)提出了一種基于異步發(fā)射的V-BLAST信號(hào)差分檢測(cè)算法。該算法使得

6、傳統(tǒng)V-BLAST信號(hào)可以進(jìn)行差分檢測(cè)，并且，利用一根接收天線即可進(jìn)行差分檢測(cè)。 最后，針對(duì)分布式MIMO系統(tǒng)中，由于基站天線分布于不同的地理位置導(dǎo)致現(xiàn)有的集中式MIMO系統(tǒng)差分檢測(cè)算法無(wú)法應(yīng)用的問(wèn)題。本文系統(tǒng)地研究了分布式MIMO系統(tǒng)模型和分布式MIMO系統(tǒng)差分檢測(cè)技術(shù)，主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)如下： (1)研究了分布式MIMO系統(tǒng)的接收基帶信號(hào)模型，給出了矩陣表達(dá)式。該數(shù)學(xué)模型使得分布式MIMO信號(hào)檢測(cè)成為可能。 (2)提

7、出了一種基于相移鍵控(Phase Shift Keying,PSK)調(diào)制的分布式MIMO系統(tǒng)V-BLAST信號(hào)差分檢測(cè)算法。該算法將發(fā)射符號(hào)調(diào)制成差分相位信息，接收端通過(guò)檢測(cè)相位信息進(jìn)行解調(diào)。該算法解決了現(xiàn)有分布式MIMO系統(tǒng)無(wú)法進(jìn)行差分檢測(cè)問(wèn)題，并且可利用一根接收天線進(jìn)行檢測(cè)。 (3)提出了一種基于幅度相移鍵控(Amplitude Phase Shift Keying,APSK)調(diào)制的分布式MIMO系統(tǒng)V-BLAST信號(hào)差分檢

8、測(cè)算法。該算法將發(fā)射符號(hào)調(diào)制成差分相位和幅度信息，提高發(fā)送符號(hào)的信息量，在接收端可對(duì)幅度信息和相位信息分別進(jìn)行差分檢測(cè)，該算法也可用一根接收天線進(jìn)行檢測(cè)。 (4)提出了一種基于Alamouti空時(shí)碼的分布式MIMO信號(hào)差分檢測(cè)算法。在分布式MIMO系統(tǒng)中，該算法的差分編碼和檢測(cè)方法可同樣應(yīng)用于其它類型空時(shí)分組碼中，例如準(zhǔn)正交空時(shí)碼等。 本文的研究?jī)?nèi)容豐富了現(xiàn)有的集中式MIMO系統(tǒng)差分檢測(cè)技術(shù)的研究，并對(duì)基于異步發(fā)射信號(hào)的