基于Alamouti空时码的全速率协作中继传输方案

摘要

随着人们对无线多媒体业务的多元需求不断增加，下一代无线通信网络必然要向着更可靠的信息传输性能以及更高的信息传输速率等方向发展。因此，面对频谱资源愈发紧张的现状，不牺牲系统额外带宽的多天线系统成为众多学者研究的热点之一。然而，移动用户终端的体积、能量限制等物理条件大大制约了多天线系统的充分应用，为了克服这些缺陷，无线协作通信系统作为一种多天线技术的发展应运而生。
　　 在传统的MIMO(Multi－InputMulti-Output，多输入多输出)系统中，目前有关预编码技术的研究已经相对比较成熟，它是一种应用较广泛的链路自适应技术；由于协作通信系统和MIMO系统具有很大的相似性，所以可以将预编码技术引入协作通信系统中。广义的预编码可以泛指任何在发射端进行的预处理操作，本论文将待传送的符号进行线性复数域编码。
　　 在无线协作通信网络中，分布式空时编码可以极大的提高移动通信系统的可靠性或有效性。它能够挖掘天线间的空间分集、时间分集。目前国内外对无线协作通信网络中分布式空时编码方案以及关键技术的研究虽已兴起，但还远远不够深入。其中，高速率、高可靠性、低功耗、低检测复杂度的分布式空时编码方案已成为研究重点和难点。
　　 本论文基于协作通信模型，研究了分布式空时码在不同转发协议下在协作通信中的应用，主要内容有以下几点：
　　 (1)分析研究了几种基本的空时编码技术，重点研究了一种可以实现系统的全分集增益，并且接收端的解码复杂度又相对比较低的编码方式，即Alamouti空时编码；
　　 (2)结合预编码技术和Alamouti空时码的特点和优势，分别研究了两种不同的转发协议下，在中继节点处对前两个时隙接收到的来自源节点的信号，进行Alamouti空时编码的全分集全速率的无线协作中继传输方案；
　　 (3)为了获取分布式无线系统的全分集增益，增强信号在协作中继传输过程中的抗信道衰落能力，实现全速率传输，两种传输方案都采用了线性复数域编码技术。正交空时码具有提供全分集和目的节点低检测复杂度的特点，其中，Alamouti空时码保证了两天线发送信号序列之间的正交性，接收端通过简单的最大似然译码算法就可以获得完全的分集增益。最后通过仿真与分析，可以证明本文提出的传输方案相对于传统的传输方案不仅性能上有所提高，检测复杂度也相对比较低。