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无线MIMO信道的分集技术研究

作　者: 宋高俊
导　师: 周正中
学　校: 电子科技大学
专　业: 电路与系统
关键词: 差分空时编码 空时频编码 天线选择 分集增益 编码增益 成对错误概率 完全复杂性
分类号: TN929.5
类　型: 博士论文
年　份: 2005年
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内容摘要


目前,由于多媒体、宽带Internet等高速率数据传输业务的迅猛增加,对高数据率无线接入的需求也以相同的速率在增长。在无线通信环境中,高速通信面临两个严峻的挑战。其一,由于无线频谱资源是有限的,如何充分提高有限频谱资源的使用效率问题摆在了我们的面前。其二,在高速通信的环境中,信道的衰落干扰问题更加严重,如频率选择性衰落和时间选择性衰落。怎样克服衰落的影响,提高信号的传输质量,同样是一个难题。利用传统的办法解决这些问题是很困难的,需要寻求新的途径提高无线通信系统的性能和容量。近年来,在无线通信研究中的一个最新进展是所谓的多输入多输出方法(MIMO),即:在无线通信系统的发射机和接收机都安装了多个天线的信号传输方法。MIMO系统用于空间多路复用,可以在不增加发射功率和占用带宽的条件下极大地提高数据传输速率。MIMO系统用于分集传输,能更有效的克服各种信道衰落和干扰,提高信号的传输性能。本文主要研究MIMO系统的分集方法,如空间分集,频率分集,天线选择分集等,研究的内容包括以下几个方面:1) 提出了差分空时分组码与多符号网格码的级连方法。导出了系统有理想交织器情况下成对符号错误率的解析表达式和级连系统网格码的设计准则。性能分析表明,将差分空时系统与多符号网格码级连能大大增强差分空时系统的性能。2) 将平坦衰落信道的对角代数空时分组码(DAST)推广到频率选择性信道,提出了空频分组对角编码方法。接收机的最大似然解码采用了球型解码器,它的复杂性是中等的。分析表明,在频率选择性信道中使用对角空频码能实现满速率和满分集。此外,研究了天线间相关对系统性能的影响。3) 基于MIMO-OFDM和子载波分组,提出了频率选择性信道的差分空频码,接收机采用差分检测和似然解码不需要信道信息。在频率选择性信道中差分空频码能充分利用空间分集和频率分集。4) 在平坦衰落MIMO信道中估计信道已经是很困难了,而在频率选择性信道中由于存在多径,信道的估计就更加困难。基于MIMO-OFDM,本文研究了频率选择性信道的非相码设计,提出了非相干的空时频分组码,发射机和接收机都不需要信道信息。分别讨论了最大似然(ML)

全文目录


摘要  5-7
Abstract  7-10
符号说明  10-11
目录  11-15
第一章 绪论  15-21
  1．1 宽带无线通信  15-16
  1．2 MIMO技术  16-17
  1．3 本文的主要工作、创新之处和内容安排  17-21
第二章 MIMO信道的分集技术:原理与概念  21-48
  2．1 平坦衰落信道的空时编码  21-33
    2．1．1 空时网格码  22-25
    2．1．2 空时分组码  25-30
    2．1．3 差分空时码  30-33
  2．2 频率选择性MIMO信道的信号编码  33-42
    2．2．1 单载波 MIMO信道模型  33-35
    2．2．2 多载波 MIMO信道模型  35-36
    2．2．3 空频编码  36-39
      2．2．3．1 信号模型  36-37
      2．2．3．2 设计准则  37-38
      2．2．3．3 设计举例  38-39
    2．2．4 单载波空时分组编码  39-42
  2．3 天线选择技术  42-48
    2．3．1 广义选择合并  42-45
    2．3．2 在空时编码系统中的应用  45-48
      2．3．2．1 信道和信号模型  45-46
      2．3．2．2 系统性能  46-48
第三章 多符号网格码与差分空时分组码的级连方法  48-63
  3．1 引言  48-49
  3．2 级连系统模型  49-53
    3．2．1 差分空时编码  50-52
    3．2．2 差分解调输出信号的概率分布  52-53
  3．3 级连系统的解码算法与性能分析  53-57
    3．3．1 解码测度  54
    3．3．2 成对错误概率  54-57
  3．4 网格码的构造  57-59
  3．5 仿真结果与分析  59-61
  3．6 本章小结  61-63
第四章 对角空频分组编码  63-77
  4．1 引言  63-65
  4．2 信道模型  65-66
  4．3 信号与系统模型  66-69
    4．3．1 分组空频编码  66-68
    4．2．2 分组解码算法  68-69
  4．4 性能分析  69-72
  4．5 仿真结果  72-76
  4．6 本章小结  76-77
第五章 非相干空频分组编码  77-100
  5．1 引言  77-78
  5．2 差分空频编码  78-85
    5．2．1 系统模型  78-81
    5．2．2 码的性能分析和设计  81-83
    5．2．3 仿真结果  83-85
  5．3 非相干空时频码  85-98
    5．3．1 空时频分组  85-86
    5．3．2 最大似然解码算法和性能分析  86-92
      5．3．2．1 ML解码算法  86-87
      5．3．2．2 成对错误概率和码的设计准则  87-90
      5．3．2．3 码的设计和仿真  90-92
    5．3．3 GLRT解码算法与性能分析  92-98
      5．3．3．1 GLRT解码算法  92-93
      5．3．3．2 性能分析和码的设计准则  93-95
      5．3．3．3 码的设计和仿真  95-97
      5．3．3．4 仿真结果  97-98
  5．4 本章小结  98-100
第六章 MIMO系统的非相干天线选择  100-117
  6．1 引言  100-101
  6．2 差分空时系统的天线选择  101-108
    6．2．1 信号模型  101-102
    6．2．2 天线选择算法  102-103
    6．2．3 性能分析  103-105
    6．2．4 性能仿真  105-108
  6．3 空时U码传输系统的天线选择  108-114
    6．3．1 系统模型  108-109
    6．3．2 天线选择和信号检测算法  109
    6．3．3 性能分析  109-111
    6．3．4 性能仿真  111-114
  6．4 本章小结  114-115
  附录  115-117
第七章 论文总结和今后研究工作  117-120
  7．1 论文总结  117-118
  7．2 今后的研究工作  118-120
参考文献  120-138
致谢  138-139
个人简历  139-140
作者在攻读博士学位期间发表的论文  140

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线通信 > 移动通信
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