MIMO系统中空时分组编码技术及性能研究

论文摘要

多输入多输出技术是无线通信领域的重大突破,也是B3G和4G通信系统的关键技术。空时编码技术是一种基于MIMO系统的编码技术。该技术可以通过空间分集减弱多径衰落的影响,提高数据传输率和频谱利用率。而空时分组码由于其构造简单和译码复杂度低成为研究最为广泛的编码技术之一。论文包括了以下主要研究:(1)正交空时分组码与准正交空时分组码本文首先介绍了多输入多输出系统的信道模型,研究了以Alamouti码代表的空时分组码的编码方案,并就不同天线、不同发射速率下的正交空时分组码做了相应仿真,得到如下验证性结论:(I)通信系统误码率会随信号传输速率的上升而提高;(II)接收分集会大大降低系统误码率;(III)发射分集会大大降低系统误码率。研究了Jafarkhani提出的准正交设计空时分组码,得知在低信噪比时,准正交设计MIMO系统会比情况下正交设计的性能好,而在高信噪比时,则相反。(2)基于坐标交织超正交空时分组码速率为1的坐标交织超正交设计对2,3,4个发射天线都存在,而速率为1的复数正交设计只对2个发射天线存在;速率为3 4的坐标交织超正交设计对5,6,7,8个发射天线都存在而复数正交设计只对3个和4个发射天线存在。通过仿真结果证明了坐标交织超正交设计可以降低系统误码率,并提出了该码的差分设计方案,并进行了仿真。(3)基于坐标交织超准正交空时分组码速率为1,存在发射天线数M = 2,3和4的坐标交织超准正交空时分组码;对速率为3 4,存在发射天线数M = 5,6,7,8的坐标交织超准正交空时分组码;对速率为1 2,存在任意发射天线数目的坐标交织超准正交空时分组码。通过仿真结果证明了坐标交织超准正交设计可以降低系统误码率,并提出了该码的旋转星座图设计方案,并进行了仿真。(4)多发射天线下的四元数正交空时分组码对速率为1,发射天线为3、4的码字进行了构建,提出用上述码字构建该码的可行性,并对部分码字进行了仿真。通过仿真结果证明了利用极化天线设计的四元数正交设计可以降低系统误码率。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 移动通信的发展现状
• 1.2 空时编码技术
• 1.3 超正交空时格型码
• 1.4 采用数论的空时分组码及球形译码算法
• 1.5 论文主要研究和结构安排
• 第2章 正交空时分组码与准正交空时分组码
• 2.1 MIMO 信道模型
• 2.2 正交空时分组码
• 2.3 准正交空时分组码
• 2.4 本章小节
• 第3章 基于坐标交织超正交空时分组码
• 3.1 坐标交织超正交设计
• 3.2 性能分析
• 3.3 基于坐标交织的超正交空时分组码的译码
• 3.4 基于坐标交织的超正交空时分组码的差分设计
• 3.4.1 差分空时分组编码
• 3.4.2 差分空时分组译码
• 3.5 基于坐标交织的超正交空时分组码的仿真结果
• 3.6 本章小结
• 第4章 基于坐标交织的超准正交空时分组码
• 4.1 基于坐标交织的超准正交空时分组码的设计
• 4.2 基于坐标交织的超准正交空时分组码快速最大似然译码
• 4.3 基于坐标交织的旋转超准正交空时分组码
• 4.4 基于坐标交织的超准正交空时分组码的仿真结果
• 4.5 本章小结
• 第5章 极化天线与空时分组编码应用
• 5.1 双极化天线技术
• 5.2 四元数正交设计
• 5.3 多发射天线下的四元数正交设计
• 5.4 本章小节
• 第6章 结束语
• 参考文献
• 致谢