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无线通信中的空时编码技术的研究

作　者: 刘小群
导　师: 白宝明
学　校: 西安电子科技大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 多输入多输出 空时编码 发射分集 正交频率复用
分类号: TN92
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


空时编码技术是近年来在无线通信领域中新兴的一个研究领域,它主要是针对多天线无线通信系统而提出的一种新型信道编码技术。空时编码通过天线分集技术,将时间域信号处理技术和空间域信号处理技术有机地结合起来,充分利用了信号空间处理与信道的空间和时间的特性,有效地提高了分集增益和编码增益,从而可以大幅度提高无线通信系统的容量,为无线通信中的高效传输提供了一条新的解决途径。一般的空时编码解码时接收端需要信道状态信息(CSI),因而必须获得精确的信道估计;而差分空时编码(DSTC)接收端解码时不需要CSI,因而不需要信道估计。在信道衰落快或信息传输速率高的情况下,实时而精确的信道估计非常困难或代价太高,此时接收端不能获得CSI,因而需要差分空时编码。本文首先介绍了无线衰落信道的特征和一些基本概念,引入MIMO系统信道模型；接着根据接收端和发射端是否需要知道信道状态信息将空时编码分为两类。相干系统中的空时编码需要知道信道状态信息,包括空时格型编码、分层空时编码、空时分组编码。非相干系统中的空时编码不需要知道信道状态信息,包括酉空时编码和差分空时编码。论文对相干系统中的空时编码中的三种编码的性能分别进行了仿真和比较,空时格码是一种适合多输入多输出系统(MIMO)的编码方案,但它的译码复杂度随天线数的增加呈指数上升。空时分组码与空时格码相比,虽然性能略有下降,但译码要相对简单的多,因此受到人们的广泛关注。论文还对这两类空时编码的编译码原理、特点和性能进行了分析和比较,并对其中的部分空时编码给出了具体的实例和仿真结果；最后详细介绍了OFDM系统的基本原理及优缺点,给出了空时编码与MIMO-OFDM相结合的系统框图,用理论分析的方法给出了空时码在OFDM系统中的性能,同时给出了相应的仿真结果。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章 绪论  7-11
  1.1 研究背景  7
  1.2 空时编码技术的研究进展  7-9
  1.3 本文内容安排  9-11
第二章 无线移动信道特征和MIMO系统信道模型  11-21
  2.1 无线移动信道的信道特征  11
  2.2 无线信道的基本类型  11-13
    2.2.1 平衰落信道  11-12
    2.2.2 时间选择性衰落信道  12-13
    2.2.3 频率选择性衰落信道  13
  2.3 移动信道的参数  13-15
    2.3.1 时延弥散与相干带宽  13-14
    2.3.2 角度弥散  14-15
  2.4 改善衰落信道性能的方法  15-19
    2.4.1 时间分集  15-16
    2.4.2 频率分集  16
    2.4.3 空间分集  16-17
    2.4.4 合并方式  17-19
  2.5 MIMO系统模型  19-20
  2.6 本章小结  20-21
第三章 相干系统中的空时编码  21-37
  3.1 引言  21-22
  3.2 分层空时编码  22-25
    3.2.1 系统结构  22-24
    3.2.2 译码过程  24
    3.2.3 性能分析  24-25
  3.3 空时格型编码  25-30
    3.3.1 空时格型编码系统结构  25-26
    3.3.2 设计准则  26-28
    3.3.3 译码过程  28-29
    3.3.4 仿真结果  29-30
  3.4 空时分组编码  30-36
    3.4.1 Alamouti的发射分集方案  30-34
    3.4.2 性能分析  34
    3.4.3 仿真结果  34-36
  3.5 本章小结  36-37
第四章 非相干系统中的空时编码  37-51
  4.1 两根发射天线的差分STBC  37-41
    4.1.1 差分编码方法  37-39
    4.1.2 差分解码方法  39-40
    4.1.3 仿真结果  40-41
  4.2 多发射天线差分STBC  41-46
    4.2.1 多发射天线差分空时编码的编码  41-43
    4.2.2 多发射天线差分空时编码的译码  43-45
    4.2.3 仿真结果  45-46
  4.3 酉空时编码  46-48
  4.4 差分酉空时码  48-50
  4.5 本章小结  50-51
第五章 空时编码与OFDM相结合  51-61
  5.1 OFDM系统  51-56
    5.1.1 OFDM技术的基本原理  51-52
    5.1.2 OFDM的FFT实现  52-53
    5.1.3 保护间隔和循环前缀  53-54
    5.1.4 OFDM系统的优缺点  54-56
  5.2 STC-OFDM系统结构  56-58
  5.3 STC-OFDM系统性能分析  58-59
  5.4 仿真结果  59-60
  5.5 本章小结  60-61
第六章 结束语  61-63
致谢  63-65
参考文献  65-69
研究成果  69

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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
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