MIMO-OFDM系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案及盲估計(jì)技術(shù)研究.pdf

1、從20世紀(jì)末到21世紀(jì)初，無線通信技術(shù)在全世界范圍內(nèi)以前所未有的速度向前發(fā)展，人們對(duì)通過無線方式隨時(shí)隨地接入因特網(wǎng)獲取信息以及在手機(jī)上實(shí)現(xiàn)更多多媒體業(yè)務(wù)的需求也顯得日益迫切，這就為新一代無線通信系統(tǒng)的產(chǎn)生打下了一個(gè)堅(jiān)實(shí)的市場(chǎng)基礎(chǔ)，同時(shí)也吸引了全世界范圍內(nèi)眾多科研人員投入到新的無線通信技術(shù)的研究中。 MIMO技術(shù)和OFDM技術(shù)是未來無線通信系統(tǒng)中的2個(gè)重要的技術(shù)，而將MIMO技術(shù)和OFDM技術(shù)結(jié)合在一起形成的MIMO-OFDM系統(tǒng)

2、能夠使頻譜效率得以成倍提高，也能使信道容量得到提高；同時(shí)大大降低在多徑環(huán)境下的接收機(jī)復(fù)雜度，因此成為了未來無線通信系統(tǒng)中的核心解決方案。為了在未來無線通信系統(tǒng)中充分發(fā)揮MIMO-OFDM系統(tǒng)的優(yōu)越性能，需要對(duì)MIMO-OFDM。系統(tǒng)中的編解碼、系統(tǒng)方案、信道分析、信道估計(jì)及實(shí)現(xiàn)等方面進(jìn)行更深入的研究。 本文對(duì)MIMO-OFDM系統(tǒng)的方案進(jìn)行了深入的研究，提出了具有更低運(yùn)算量更好誤碼率性能的TR-STBC-OFDM系統(tǒng)方案；在此基

3、礎(chǔ)上利用幾何方法推導(dǎo)出了多信道間相關(guān)系數(shù)的封閉解表達(dá)式，分析了相關(guān)性對(duì)MIMO-OFDM系統(tǒng)的影響；為了更好地提高TR-STBC-OFDM系統(tǒng)的頻譜利用率及性能，對(duì)基于二階統(tǒng)計(jì)特性的信道盲估計(jì)技術(shù)進(jìn)行了研究，提出了在接收天線數(shù)少于或等于發(fā)射天線數(shù)情況下的信道估計(jì)方法，克服了子空間方法及線性預(yù)測(cè)方法在這方面的不足。 本文的主要工作包括： 一、針對(duì)傳統(tǒng)的MIMO-OFDM系統(tǒng)，提出了發(fā)射天線數(shù)為2和3、發(fā)射信號(hào)為實(shí)信號(hào)及復(fù)信

4、號(hào)下的一種新的解碼方法。該解碼方法將信道矩陣與編碼矩陣結(jié)合在一起，使得在進(jìn)行空時(shí)解碼的過程中，不僅完成了空時(shí)解碼，而且還可同時(shí)將復(fù)信號(hào)映射為實(shí)信號(hào)，為接收機(jī)后續(xù)工作的進(jìn)行提供了更便利的條件，有助于簡(jiǎn)化接收機(jī)的設(shè)計(jì)。 二、將 TR-STBC編碼技術(shù)與OFDM技術(shù)結(jié)合起來，提出了2種新的MIMO-OFDM系統(tǒng)方案。這兩種方案一方面利用了TR-STBC編碼技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，使得在頻率選擇性信道下，較傳統(tǒng)的STBC編碼技術(shù)能在不損失分集增益的

5、前提下更方便地將多發(fā)天線轉(zhuǎn)換為單發(fā)天線；另一方面通過采用OFDM技術(shù)，能夠?qū)㈩l率選擇性信道方便地轉(zhuǎn)換為一組頻率平坦性信道，大大簡(jiǎn)化了接收機(jī)的結(jié)構(gòu)。除了以上提到的優(yōu)點(diǎn)外，本文所提出的2種TR-STBC-OFDM系統(tǒng)方案還具有如下優(yōu)點(diǎn)：(1)、本文提出的TR-STBC-OFDM系統(tǒng)方案1在發(fā)射端首先進(jìn)行1次IFFT運(yùn)算完成OFDM調(diào)制后再進(jìn)行TR-STBC編碼；在接收端先進(jìn)行TR-STBC解碼再進(jìn)行一次FFT運(yùn)算完成OFDM解調(diào)。通過這樣的

6、操作流程，TR-STBC-OFDM系統(tǒng)方案1較傳統(tǒng)的MIMO-OFDM系統(tǒng)減少了運(yùn)算量，同時(shí)通過仿真實(shí)驗(yàn)可看到本文提出的TR-STBC-OFDM系統(tǒng)方案1具有更好的誤碼率性能。 (2)、本文提出的TR-STBC-OFDM系統(tǒng)方案2在發(fā)射端進(jìn)行IFFT運(yùn)算的次數(shù)與傳統(tǒng)的MIMO-OFDM系統(tǒng)相同，但減少了進(jìn)行IFFT運(yùn)算的點(diǎn)數(shù)，在接收端進(jìn)行FFT運(yùn)算的次數(shù)與發(fā)射天線數(shù)相同，但每個(gè)FFT運(yùn)算的點(diǎn)數(shù)都得到了減少。通過這樣的操作，從另一

7、個(gè)角度減少了系統(tǒng)的運(yùn)算量，同樣通過仿真實(shí)驗(yàn)可看到本文提出的TR-STBC-OFDM系統(tǒng)方案2具有更好的誤碼率性能。 三、建立了MIMO-OFDM系統(tǒng)背景下微小區(qū)中無線信道間相關(guān)系數(shù)的封閉解表達(dá)式。該封閉解表達(dá)式是基于通用的微小區(qū)橢圓信道模型，利用幾何方法進(jìn)行推導(dǎo)而得到。仿真結(jié)果指出由于在微小區(qū)中具有豐富的散射體，所以不論是在基站(BS)端附近還是在移動(dòng)臺(tái)(MS)端附近，都具有較大的角度擴(kuò)展，在較小天線陣元間距時(shí)無線信道間亦能達(dá)到

8、較小的相關(guān)性，因此本文提出在微小區(qū)中可以設(shè)置較小的收/發(fā)端天線陣陣元間距，達(dá)到一個(gè)較小的相關(guān)系數(shù)。該結(jié)論能夠幫助設(shè)定3GPP的SCM模型的相關(guān)系統(tǒng)參數(shù)，更好地為系統(tǒng)方案及算法的驗(yàn)證服務(wù)。 四、針對(duì)本文提出的TR-STBC-OFDM系統(tǒng)中下行鏈路的情況，提出了基于二階統(tǒng)計(jì)特性的信道盲估計(jì)技術(shù)在接收天線數(shù)等于或少于發(fā)射天線數(shù)情況下進(jìn)行信道盲估計(jì)的方法。該方法充分利用了TR-STBC-OFDM系統(tǒng)中TR-STBC技術(shù)帶來的新特性，利用