MIMO-OFDM系統(tǒng)實現(xiàn)方案及盲估計技術研究.pdf

1、從20世紀末到21世紀初，無線通信技術在全世界范圍內(nèi)以前所未有的速度向前發(fā)展，人們對通過無線方式隨時隨地接入因特網(wǎng)獲取信息以及在手機上實現(xiàn)更多多媒體業(yè)務的需求也顯得日益迫切，這就為新一代無線通信系統(tǒng)的產(chǎn)生打下了一個堅實的市場基礎，同時也吸引了全世界范圍內(nèi)眾多科研人員投入到新的無線通信技術的研究中。 MIMO技術和OFDM技術是未來無線通信系統(tǒng)中的2個重要的技術，而將MIMO技術和OFDM技術結合在一起形成的MIMO-OFDM系統(tǒng)

2、能夠使頻譜效率得以成倍提高，也能使信道容量得到提高；同時大大降低在多徑環(huán)境下的接收機復雜度，因此成為了未來無線通信系統(tǒng)中的核心解決方案。為了在未來無線通信系統(tǒng)中充分發(fā)揮MIMO-OFDM系統(tǒng)的優(yōu)越性能，需要對MIMO-OFDM。系統(tǒng)中的編解碼、系統(tǒng)方案、信道分析、信道估計及實現(xiàn)等方面進行更深入的研究。 本文對MIMO-OFDM系統(tǒng)的方案進行了深入的研究，提出了具有更低運算量更好誤碼率性能的TR-STBC-OFDM系統(tǒng)方案；在此基

3、礎上利用幾何方法推導出了多信道間相關系數(shù)的封閉解表達式，分析了相關性對MIMO-OFDM系統(tǒng)的影響；為了更好地提高TR-STBC-OFDM系統(tǒng)的頻譜利用率及性能，對基于二階統(tǒng)計特性的信道盲估計技術進行了研究，提出了在接收天線數(shù)少于或等于發(fā)射天線數(shù)情況下的信道估計方法，克服了子空間方法及線性預測方法在這方面的不足。 本文的主要工作包括： 一、針對傳統(tǒng)的MIMO-OFDM系統(tǒng)，提出了發(fā)射天線數(shù)為2和3、發(fā)射信號為實信號及復信

4、號下的一種新的解碼方法。該解碼方法將信道矩陣與編碼矩陣結合在一起，使得在進行空時解碼的過程中，不僅完成了空時解碼，而且還可同時將復信號映射為實信號，為接收機后續(xù)工作的進行提供了更便利的條件，有助于簡化接收機的設計。 二、將 TR-STBC編碼技術與OFDM技術結合起來，提出了2種新的MIMO-OFDM系統(tǒng)方案。這兩種方案一方面利用了TR-STBC編碼技術的優(yōu)勢，使得在頻率選擇性信道下，較傳統(tǒng)的STBC編碼技術能在不損失分集增益的

5、前提下更方便地將多發(fā)天線轉(zhuǎn)換為單發(fā)天線；另一方面通過采用OFDM技術，能夠?qū)㈩l率選擇性信道方便地轉(zhuǎn)換為一組頻率平坦性信道，大大簡化了接收機的結構。除了以上提到的優(yōu)點外，本文所提出的2種TR-STBC-OFDM系統(tǒng)方案還具有如下優(yōu)點：(1)、本文提出的TR-STBC-OFDM系統(tǒng)方案1在發(fā)射端首先進行1次IFFT運算完成OFDM調(diào)制后再進行TR-STBC編碼；在接收端先進行TR-STBC解碼再進行一次FFT運算完成OFDM解調(diào)。通過這樣的

6、操作流程，TR-STBC-OFDM系統(tǒng)方案1較傳統(tǒng)的MIMO-OFDM系統(tǒng)減少了運算量，同時通過仿真實驗可看到本文提出的TR-STBC-OFDM系統(tǒng)方案1具有更好的誤碼率性能。 (2)、本文提出的TR-STBC-OFDM系統(tǒng)方案2在發(fā)射端進行IFFT運算的次數(shù)與傳統(tǒng)的MIMO-OFDM系統(tǒng)相同，但減少了進行IFFT運算的點數(shù)，在接收端進行FFT運算的次數(shù)與發(fā)射天線數(shù)相同，但每個FFT運算的點數(shù)都得到了減少。通過這樣的操作，從另一

7、個角度減少了系統(tǒng)的運算量，同樣通過仿真實驗可看到本文提出的TR-STBC-OFDM系統(tǒng)方案2具有更好的誤碼率性能。 三、建立了MIMO-OFDM系統(tǒng)背景下微小區(qū)中無線信道間相關系數(shù)的封閉解表達式。該封閉解表達式是基于通用的微小區(qū)橢圓信道模型，利用幾何方法進行推導而得到。仿真結果指出由于在微小區(qū)中具有豐富的散射體，所以不論是在基站(BS)端附近還是在移動臺(MS)端附近，都具有較大的角度擴展，在較小天線陣元間距時無線信道間亦能達到

8、較小的相關性，因此本文提出在微小區(qū)中可以設置較小的收/發(fā)端天線陣陣元間距，達到一個較小的相關系數(shù)。該結論能夠幫助設定3GPP的SCM模型的相關系統(tǒng)參數(shù)，更好地為系統(tǒng)方案及算法的驗證服務。 四、針對本文提出的TR-STBC-OFDM系統(tǒng)中下行鏈路的情況，提出了基于二階統(tǒng)計特性的信道盲估計技術在接收天線數(shù)等于或少于發(fā)射天線數(shù)情況下進行信道盲估計的方法。該方法充分利用了TR-STBC-OFDM系統(tǒng)中TR-STBC技術帶來的新特性，利用