多输入多输出（MIMO）编码技术研究

摘要

继第三代移动通信系统的成功开发，新一代无线通信系统（B3G）的研究已经成为新的热点。多输入和多输出（MIMO）天线系统通过空间分集可以减弱多径衰落的影响，提高数据传输率和频谱利用率，必将被B3G无线通信系统所广泛采用。本文主要研究多输入多输出通信系统的基本原理和它所使用的编码方案，为后续的项目研究工作打下理论基础。首先，分析了多输入多输出系统的信道容量。多输入多输出系统的最大容量和容量上限随发射端和接收端的最小天线数的增加而线性增加，与单输入单输出系统和一些其它的智能天线系统相比，具有明显的优势。其次，对空时分组编码、空时格形码，分层空时编码等几种基本的空时编码和Turbo编码进行了研究比较。第三，研究了以Alamouti为代表的空时分组编码算法,对其在瑞利衰落信道中的性能进行了仿真分析。通过对其的研究进一步详细探讨了多输入多输出天线系统的空时编码算法的原理，以及发射分集和接收分集对提高系统性能的贡献，证明了发射分集增益和接收分集增益的等效性；第四，研究了Turbo码和BLAST编码。对Turbo码编码器、译码器和Turbo码的各组成部分进行了详细的分析，建立了Turbo码和BLAST码联合编码模型，通过采用迭代解码算法来改善BLAST编码的性能。并以2×2的系统为例对其在瑞利衰落信道中的性能进行了仿真分析，通过仿真结果可以看出采用Turbo-BLAST算法的多发多收系统的系统性能要远远优于单发单收系统和其他的空时编码系统，并且其性能随着迭代次数的增加而增加。Turbo-BLAST编码方案在未来的移动通信系统中必将得到广泛的应用。