基于BICM調(diào)制的MIMO-OFDM系統(tǒng)的高效編譯碼技術(shù)研究.pdf

1、多輸入多輸出(Multiple Input Multiple Output,MIMO)系統(tǒng)因其自身物理特點(diǎn),在傳播中可以有效地利用多徑分量,因此在一定程度上可以抗多徑衰落,但當(dāng)MIMO技術(shù)由窄帶向?qū)拵到y(tǒng)移植時(shí),信道中出現(xiàn)的頻率選擇性衰落對(duì)其性能影響較大。正交頻分復(fù)用(Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing,OFDM)技術(shù)雖然自身具有極強(qiáng)的抗頻率選擇性衰落能力,但提高頻譜利用率的能力卻有限。因

2、此二者的結(jié)合既可以提供更高的數(shù)據(jù)傳輸速率,提高頻譜利用率,也可以有效地對(duì)抗多徑及頻率選擇性衰落。為了進(jìn)一步提高整個(gè)系統(tǒng)性能需要采取增加傳輸帶寬、增加發(fā)射功率、提高調(diào)制階數(shù)或增加調(diào)制星座點(diǎn)數(shù)等相關(guān)措施。這無(wú)疑將導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度和功率損耗大幅增加。因此,通過(guò)物理層鏈路的有效變化來(lái)降低整個(gè)系統(tǒng)的復(fù)雜度及功耗顯得尤為關(guān)鍵,而結(jié)合高效的編碼調(diào)制技術(shù)就可以無(wú)需增加額外的系統(tǒng)帶寬獲得較高的編碼增益,降低系統(tǒng)誤碼率,非常適合帶寬受限信道。因此將

3、比特交織編碼調(diào)制(Bit-Interleaved Coded Modulation,BICM)與OFDM和MIMO技術(shù)相結(jié)合,構(gòu)成BICM-MIMO-OFDM系統(tǒng),能利用時(shí)間、空間、頻率多重分集,很好地實(shí)現(xiàn)了信道編碼和空間復(fù)用的有機(jī)結(jié)合,有效提高信息傳遞速率,充分發(fā)揮MIMO信道的潛力,從而滿(mǎn)足在頻率選擇性衰落信道下的可靠、高效的無(wú)線(xiàn)通信。本論文以聯(lián)合BICM-OFDM編碼調(diào)制的MIMO系統(tǒng)發(fā)射分集方案的選擇和接收端譯碼算法的簡(jiǎn)化及優(yōu)化

4、等方面為切入點(diǎn),對(duì)復(fù)雜度和性能之間具有合理折中的編碼調(diào)制方案和信號(hào)檢測(cè)方法等技術(shù)做深入的研究。
　　 論文重點(diǎn)介紹了BICM技術(shù)及OFDM技術(shù),分析了BICM及OFDM的理論基礎(chǔ)、主要特點(diǎn)及將兩者相結(jié)合在衰落信道中的的優(yōu)勢(shì)。探討了頻率選擇性衰落信道下BICM技術(shù)聯(lián)合OFDM技術(shù)在MIMO通信系統(tǒng)中的應(yīng)用及檢測(cè)算法的研究,論文主要包括以下內(nèi)容:
　　 1.系統(tǒng)的編碼調(diào)制方案的選擇。BICM聯(lián)合OFDM是一種可以有效抗頻率選

5、擇性衰落信道影響的技術(shù)。論文將BICM技術(shù)與OFDM技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用到MIMO系統(tǒng)中,實(shí)現(xiàn)了基于BICM編碼調(diào)制的MIMO-OFDM系統(tǒng),并對(duì)其性能進(jìn)行分析和仿真,分析其性能界,為該系統(tǒng)編碼調(diào)制技術(shù)方案的選擇提供理論依據(jù)。
　　 2.系統(tǒng)性能分析及預(yù)編碼方案設(shè)計(jì)。討論BICM技術(shù)中映射方式、卷積碼狀態(tài)數(shù)、幀長(zhǎng)等參數(shù)的改變對(duì)整個(gè)系統(tǒng)性能的影響。針對(duì)本系統(tǒng)特點(diǎn),提出了一種基于分組形式的全速率預(yù)編碼方案,并采用旋轉(zhuǎn)星座及網(wǎng)格生成矩陣兩種矩

6、陣構(gòu)造方式,通過(guò)仿真可以看出,其可以最大化編碼增益,從而改善系統(tǒng)的傳輸性能,在不改變傳輸速率的情況下進(jìn)一步降低系統(tǒng)誤碼率。
　　 3.系統(tǒng)的檢測(cè)算法的簡(jiǎn)化。針對(duì)在發(fā)射天線(xiàn)數(shù)較多的高階星座調(diào)制下最優(yōu)檢測(cè)算法的選擇以及目前的次最優(yōu)的檢測(cè)算法復(fù)雜度較高的問(wèn)題,結(jié)合球形算法的優(yōu)點(diǎn),提出一種改進(jìn)的球形檢測(cè)算法應(yīng)用到本系統(tǒng)中。改進(jìn)算法的球形半徑可以隨信道參數(shù)和調(diào)制階數(shù)的大小自適應(yīng)改變,大大簡(jiǎn)化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度。相對(duì)于其他算法和方案,其在不同

7、的信道條件、天線(xiàn)配置以及調(diào)制方式情況下有很好的適應(yīng)性和穩(wěn)健性。
　　 4.系統(tǒng)的迭代譯碼方式的選擇及檢測(cè)算法的研究。當(dāng)前一些迭代方式及譯碼算法,尤其進(jìn)一步結(jié)合MIMO技術(shù)提高數(shù)據(jù)率時(shí),由于其譯碼復(fù)雜度太高,因此在一定程度上影響了它的實(shí)際應(yīng)用。論文提出了一種在BICM-ID迭代譯碼結(jié)構(gòu)中聯(lián)合球形解碼算法的系統(tǒng)模型。將迭代譯碼過(guò)程中的MAP解調(diào)部分用改進(jìn)的球形算法來(lái)代替,以逼近其原有MAP譯碼性能,隨著信噪比以及迭代次數(shù)的增加,該算