宽带无线系统中空时编码关键技术的研究

摘要

随着数字技术、蜂窝移动通信以及互联网技术的不断发展，人们希望能够实现任何人，任何地方，任意时间和任何人进行任何种类通信的目标。高质量个人通信的要求导致了世界范围内对无线通信系统容量需求的急速增加，但是无线频谱又是一个有限的资源，如何在有限的频带条件下，提高频带利用率已经成为目前国内外研究的热门课题。多天线传输是一种提高频谱利用率的有效方法。本文从如何提高多输入多输出(MIMO)系统容量出发，研究了目前已有的各种空时编码算法，比较各种空时编码方案的优缺点。在此基础上，本文提出了一种适用于4根发射天线2根接收天线的具有低解码复杂度的全分集全码率空时编码方案，以及一种基于酉空时结构的码率嵌入式高码率差分空时编码。 本文在第一、二章首先简要介绍了空时码产生的背景、MIMO系统的模型以及系统容量的计算方法；然后阐述了目前国内外空时编码的研究现状；研究了多种空时编码结构；比较了各种空时编码方案的性能，分析了各种方案的优缺点。 本文在第三章阐述了传统全分集全码率空时编码策略的数学模型，并验证了其优越的性能。但是全分集全码率空时码的解码复杂度非常高，因此如何降低全分集全码率空时码的解码复杂度是一个关键的问题。本文采用分组编码的方法降低解码复杂度，并通过仿真验证了在实际系统中,分组全分集全码率空时编码方案的可行性和实用性。此外，本文在研究了基于2根发射天线2根接收天线的具有低解码复杂度的全分集全码率空时编码方案的基础上，提出了一种4根发射天线、2根接收天线的具有低解码复杂度的全分集全码率空时编码。与传统的空时分组编码相比，本文提出的新空时编码方案具有更好的误码性能，在相似的误码率下具有更低的解码复杂度。 本文在第四章研究了基于正交设计的传统差分空时码以及多种差分酉空时调制方案，提出了一种基于酉空时编码结构的码率嵌入式差分空时编码。与传统的差分空时编码相比，新的差分空时编码方案具有更高的传输码率和更好的误码性能。