空時編碼與空間復用組合系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、目前，由于多媒體、寬帶Internet等高速率數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)的迅猛增加，對高數(shù)據(jù)率無線接入的需求也以相同的速率在增長。在無線通信環(huán)境中，高速通信面臨著頻譜資源有限，時變無線傳輸環(huán)境復雜等問題，利用傳統(tǒng)的辦法解決這些問題是很困難的。隨著對更高的數(shù)據(jù)傳輸率、更好的服務(wù)質(zhì)量、更大的網(wǎng)絡(luò)容量和覆蓋的需求的增大，出現(xiàn)了許多能夠提高頻譜效率和傳輸可靠性的新技術(shù)和新方案。在無線通信系統(tǒng)的發(fā)射和接收端使用多根天線，也就是MIMO(Muitiple-Inp

2、utMultiple-Output)技術(shù)，就是其中之一。隨著對MIMO技術(shù)研究的深入，它所能提供的性能增益也越來越引人注目。 以更大程度地提高無線通信系統(tǒng)的性能增益、降低運算成本以及設(shè)計并優(yōu)化多用戶組合系統(tǒng)的預(yù)處理算法為目標，本文的研究工作及創(chuàng)新點包括以下幾個方面： 1)空時正交分組碼可以使無線通信系統(tǒng)獲得完全發(fā)射分集增益，空間復用系統(tǒng)可以在不增加系統(tǒng)帶寬的情況下提高無線通信系統(tǒng)的傳輸速率，將空時正交分組碼與空間復用在空

3、間上組合可以使得無線通信系統(tǒng)同時獲得分集增益與復用增益?；诳諘r正交分組碼碼塊的正交結(jié)構(gòu)特征，利用相關(guān)的矩陣理論推導出將空時正交分組碼與空間復用組合系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為等效空間復用系統(tǒng)的通式，并在此基礎(chǔ)上提出等效線性迫零檢測算法與等效非線性迫零檢測算法。性能分析表明，較之空時正交分組碼系統(tǒng)與空間復用系統(tǒng)，空時正交分組碼與空間復用組合系統(tǒng)的系統(tǒng)性能增益更接近理想的性能增益折中曲線，與現(xiàn)有的迫零組接收機比較，等效線性迫零檢測算法和等效非線性迫零檢測算

4、法均使得空時正交分組碼與空間復用組合系統(tǒng)獲得更大的分集增益和更好的系統(tǒng)性能，并且這兩種算法只需要求接收天線數(shù)目不得小于發(fā)射天線數(shù)目的一半，較之迫零組接收機有更大的使用范圍。 2)基于線性分散碼頻譜利用率高的特點，本文提出了線性分散碼與空間復用在空間上組合的方案，以滿足高速傳輸業(yè)務(wù)的需求。利用碼字矩陣的概念以及相關(guān)的矩陣理論，將線性分散碼與空間復用組合系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為等效的空間復用系統(tǒng)，得到矢量形式的系統(tǒng)傳輸函數(shù)，并且基于球形解碼算法，

5、進一步提出了既能保證解碼有效又降低運算成本的定步長改進球形檢測算法以及變步長改進球形檢測算法。性能分析表明，定步長改進球形檢測算法使得線性分散碼與空間復用組合系統(tǒng)獲得的性能雖然比球形解碼算法下降了約0.5dB，但是所需的運算成本僅為球形解碼算法的30﹪。進一步基于定步長改進球形檢測算法提出的變步長改進球形檢測算法只需使用幾比特的反饋信息，將運算成本下降了40﹪多，對接收端的工程實現(xiàn)具有實際意義。 3)對于多用戶組合系統(tǒng)，由于用戶

6、間存在共道干擾，降低了整個系統(tǒng)的性能。本文針對多用戶空時正交分組碼與空間復用組合系統(tǒng)以及多用戶線性分散碼與空間復用組合系統(tǒng)，利用奇異值分解及相關(guān)矩陣理論，設(shè)計并實現(xiàn)了下行預(yù)處理算法，從而將多用戶組合系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為并行單用戶組合系統(tǒng)，提高了整個系統(tǒng)的性能。此外，還研究和分析了信道估計誤差對下行預(yù)處理算法的影響。最后分別針對空時正交分組碼與空間復用組合系統(tǒng)的等效線性迫零檢測算法與等效非線性迫零檢測算法以及線性分散碼與空間復用組合系統(tǒng)的變步長改進