基于MIMO-OFDM的宽带地空通信系统下行链路研究

摘要

随着宽带地空通信的发展，对通信速率、频谱利用率和通信质量的要求变得越来越高，同时固定速率传输已远远不能满足现代复杂业务的要求，研究可满足多媒体等高速数据业务要求的变速率通信成为热点。本文深入分析了地空信道的特点，研究了正交频分复用(OFDM)和多输入多输出(MIMO)等传输技术的基本原理，提出了一种基于MIMO-OFDM的宽带地空系统多用户变速率通信方案，并对系统中的空时空频分组码进行了详细的分析，给出了方案的性能仿真。论文的主要工作如下:
　　1.讨论了地空信道的特点，给出了其时域仿真实现方法。
　　2.提出了一种基于多输入多输出(MIMO)和正交频分复用(OFDM)传输技术的宽带地空通信系统方案，并对其进行了具体的参数设计和方案论证，实现了多用户变速率通信。
　　3.给出了MIMO技术中空时分组码与OFDM的两种结合方案——空时分组编码STBC-OFDM与空频分组编码SFBC-OFDM，仿真了理想情况下信道已知时两种结合方案在地空信道多径条件下的性能，通过对比发现当信道时延扩展较大或子载波数较少时，相邻子载波增益变化会比较大，这时STBC-OFDM的性能优于SFBC-OFDM。
　　4.由于实际中接收端很难获得准确的信道估计或进行信道估计的代价太大，文中提出了在地空系统中应用差分空时分组码，它不需要进行信道估计;并仿真分析了差分空时分组码和差分空频分组码与OFDM结合后在地空信道下的性能，对比发现ADSTBC-OFDM与ADSFBC-OFDM各有利弊，要根据信道的特点进行选取。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究工作的背景和意义

1．2 国内外技术发展动态

1．2．1 地空通信系统的发展

1．2．2 OFDM与MIMO技术发展及应用

1．3 本文的主要研究工作及章节安排

第二章 地空信道研究

2．1 引言

2．2 无线信道的传播特性

2．2．1 大尺度衰落

2．2．2 小尺度衰落

2．3 地空信道分析

2．3．1 地空信道特点

2．3．2 仿真建模

2．4 本章小结

第三章 基于MIMO-OFDM的宽带地空下行链路设计

3．1 基于MIMO-OFDM的地空通信系统方案

3．1．1 系统框图

3．1．2 基本模块参数的选取

3．2 MIMO与OFDM模块参数的设计

3．2．1 MIMO模块设计

3．2．2 OFDM模块设计

3．2．3 方案参数验证

3．3 多用户变速率方案

3．3．1 变速率设计

3．3．2 多用户设计

3．4 本章小结

第四章 地空通信系统性能仿真及分析

4．1 基于OFDM的地空通信系统性能仿真

4．2 MIMO-OFDM模型及结合方案

4．2．1 MIMO-OFDM模型

4．2．2 结合方案

4．3 仿真结果及分析

4．3．1 STBC-OFDM

4．3．2 SFBC-OFDM

4．3．3 对比分析

4．4 基于互满正交设计的差分空时分组码

4．4．1 互满正交设计

4．4．2 基于互满正交设计的差分空时分组码

4．5 仿真结果及分析

4．5．1 ADSTBC-OFDM

4．5．2 ADSFBC-OFDM

4．5．3 对比分析

4．6 本章小结

结束语

致谢

参考文献