MIMO-OFDM系统的空频编码技术及其性能评价

摘要

MIMO-OFDM是一种具有广泛应用前景的高速无线传输技术，空时/频编码在MIMO-OFDM技术的研究中占有重要地位，受到广泛的关注。空时编码中应用最广泛的空时分组码主要包括：适用于发射天线数目较少且解码简单的正交空时码和适用于发射天线数目较多且编码速率较高的准正交空时分组码。基于上述两种空时分组码，可以构造相应的空频编码。本文对MIMO-OFDM系统的正交和准正交空频编码技术进行了综合分析和性能仿真，并讨论了基于分布式空频编码的协同通信技术。全文工作的主要目的：通过理论推导及性能仿真，从而比较全面评价典型空频编码的性能。本文还讨论了空频编码与协同中继的结合，以重庆市科技攻关计划项目(CSTC，2011AB2044)为工作背景，重点研究和分析了空频编码技术，主要工作如下：
　　 (1)论文首先介绍了采用Chemoff域方法得到的基于克雷格公式的空时编码成对差错概率及性能界，并由此总结了在各种信道模型下的编码准则及性能指标分析。针对空频码，重点研究分析了基于复高斯随机变量以及特征矩阵的极点分布的空频编码成对差错概率及性能界，最后总结了由此推导的空频编码准则。
　　 (2)回顾了经典的Alamouti编码以及扩大到复正交设计的情况，同时介绍了传统的准正交空时分组码及其改进，有效改善了系统性能，并且降低了解码复杂度。仿真论证了基于Alamouti编码采用映射原理构造的满速率满分集空频码，基于改进的准正交空时码，采用复高斯随机变量特征矩阵极点分布原理构造的空频码，在获取满速率满分集的同时降低了解码复杂度。
　　 (3)最后，在简要介绍协同中继三种转发协议的基础上，详细介绍了分别在源节点和中继节点处进行空频编码设计的方法，讨论了分别在中继处和目的节点处获取满分集的编码设计条件，最后提出了将分布式空频编码与中继选择策略相结合的方法，通过计算机仿真论证了系统性能。