MIMO無線通信系統(tǒng)中復正交空時分組編碼的研究.pdf

1、當前無線通信的發(fā)展正處于最為關鍵的時期，人們持續(xù)增長的需求與有限頻譜資源之間的矛盾成為研究高頻譜利用率技術的動力和挑戰(zhàn)。眾多新技術中，基于多天線的多輸入多輸出(MIMO)無線通信系統(tǒng)已顯示出無盡的潛力，成為充分利用空間資源的必然途徑。MIMO技術是3G及未來移動通信系統(tǒng)中的關鍵技術，它利用信道的多徑效應能夠有效地提高信道容量，能極大改善無線通信的可靠性。作為MIMO構架核心環(huán)節(jié)的空時編碼技術，是一種新興而頗具潛力的方案，能夠有效提高無線

2、頻譜利用率。它充分利用了MIMO信道的發(fā)射分集技術，具有質(zhì)量高、可靠性強、運行速度快、易于實現(xiàn)，系統(tǒng)開銷低等特點，得到了人們的廣泛關注，并且已經(jīng)納入了3GPP(3G合作項目)標準，由此可見其重要性。 最近幾年，由于第三代移動通信系統(tǒng)要求具有更高的話音質(zhì)量和比特率數(shù)據(jù)服務，使用空時編碼的發(fā)射分集受到了格外的重視?？諘r編碼是無線通信的一種新的編碼和信號處理技術，它使用多個發(fā)射和接收天線進行信息的發(fā)射和接收，可以改善無線通信系統(tǒng)的信道

3、容量和數(shù)據(jù)速率?？諘r編碼在不同天線發(fā)射的信號之間引入時域和空域相關，使得在接收端可以進行分集接收。與不使用空時編碼的系統(tǒng)相比可以在不犧牲帶寬的情況下獲得更高的編碼增益。在接收機結構相對簡單的情況下空時編碼的結構可以有效提高無線系統(tǒng)的通信容量。 目前，針對空時編碼的研究主要側重于兩個方面：其一，優(yōu)化空時編碼解碼算法本身，如減少運算的復雜度，或者設計一種新的編碼矩陣和算法；其二是將空時編碼和其他技術的結合，形成各種高速無線通信傳輸方

4、案，典型的是將空時編碼與調(diào)制技術和信道編碼結合提出各種性能比較優(yōu)異的方案。 本文首先介紹了MIMO無線通信系統(tǒng)的研究背景以及空時編碼技術的基本概念和分類，突出介紹空時分組編碼技術并與其他編碼技術做比較以表明研究的必要性和必然性。然后本文在復正交空時分組編碼矩陣的設計，編解碼算法的優(yōu)化以及減少編解碼運算復雜度方面做了大量的研究。本文的主要內(nèi)容和創(chuàng)新結果概括如下： 第一，介紹了MIMO無線通信系統(tǒng)的研究背景，分析了各種空時編

5、碼技術的特點、主要研究熱點、研究進展和基本問題等等；然后敘述本論文的創(chuàng)新點及研究成果，指出了本文的研究方向。 第二，介紹了正交設計理論，并分析了基于正交設計和準正交設計的空時分組編碼矩陣的性質(zhì)特點以及研究進展。 第三，介紹了哈達瑪(Hadamard)矩陣的性質(zhì)，以及研究進展并應用于復正交空時分組編碼矩陣關于最小解碼時延的開放性問題的證明中，用數(shù)學理論證明了復正交空時分組編碼矩陣中關于四的倍數(shù)天線下具有最小解碼時延的假設。

6、即本文創(chuàng)新點一。 第四，利用復正交空時分組編碼矩陣中非零元素組成正交對的對數(shù)一定和復正交空時分組編碼矩陣本身的特性等條件設計矩陣，對于n=2m-1和n=2m(m為自然數(shù))根天線運用m次迭代就可以完成矩陣；四的倍數(shù)根天線運用m/2次迭代就可以完成矩陣。設計的矩陣均具有目前可知的相應天線數(shù)下最大碼率和最小解碼時延。即本文創(chuàng)新點二。 第五，提出了一種奇數(shù)天線復正交空時分組編碼矩陣的快速設計方法，結合相關文獻中n=2m矩陣可以由