基于空时频编码的MB-OFDM超宽带系统研究

摘要

近年来，超宽带（Ultra-Wide Band，UWB）无线通信技术因其在短距离传输通信中的高速率、低功耗、低散射等诸多优点倍受关注。多频带超宽带（Multi-Band Orthogonal Frequency Division Multiplexing UWB，MB-OFDM UWB）系统是近年来提出的新UWB方案。本文试图把MB-OFDM UWB技术、多天线输入多天线输出（Multiple-Input and Multiple-Output，MIMO）技术和空时编码技术联合起来，为日益增长的多媒体流量需求提供高速率、高质量、低功耗的通信。 在MIMO-OFDM系统中，OFDM技术是将信号调制到多个不同的频率的载波上并行传输，本身就引入了频率分集，所以应用到MIMO-OFDM系统中的空时编码叫空时频编码（Space-Time-Frequency Code，STFC）。应用了空时频编码的多天线MB-OFDM UWB系统称为STFC MB-OFDM UWB系统。 在本文中根据STFC MB-OFDM UWB系统与CO STBC（Complex Orthogonal Space-Time Block Code）MIMO系统之间的相似性，来计算STFC MB-OFDM UWB系统的成对误码率（pair wise error probability， PEP），并得到STFC的编码方式与STBC的编码方式相同。我们得到的结论是分集增益与发射天线数目、接收天线数目和快速傅里叶变换的点数有关。文章还根据MB-OFDM UWB系统标准提出了一种分集的设计方案，可以获得更高的分集增益，从而提高误码率性能。在最后一章，本文针对STFC MB-OFDM UWB系统在同一范围短距离内多个设备间存在共信道干扰的问题，引入了波束成形技术。

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致谢

1 引言

1.1 超宽带通信技术简介

1.2 研究现状及研究意义

1.3 本论文主要研究内容

2 MIMO—OFDM及空时编码

2.1 分集技术

2.1.1 时间分集

2.1.2 频率分集

2.1.3 空间分集

2.2 MIMO技术

2.3 OFDM系统的基本原理

2.3.1 OFDM的基本模型

2.3.2 DFT/IDFT实现

2.3.3 保护间隔和循环前缀

2.4 MIMO—OFDM系统空时编码

2.4.1 空时分组码

2.4.2 空时频编码

2.5 本章小结

3 MB—OFDM UWB系统原理

3.1 系统模型

3.1.1 MB—OFDM UWB系统模型

3.1.2 信道模型

3.2 系统关键参数

3.2.1 系统典型参数

3.2.2 系统子载波分配

3.3 本章小结

4 STFC MB—OFDM UWB系统性能改进及仿真

4.1 STFC MB—OFDM UWB系统模型

4.2 信道分析及仿真

4.3 STFC MB—OFDM UWB系统性能分析

4.3.1 成对差错概率分析

4.3.2 空时频编码设计标准

4.4 分集方案改进研究

4.4.1 标准中的分集方案

4.4.2 对系统的改进

4.4.3 系统分集增益的讨论

4.5 仿真及分析

4.6 本章小结

5 STFC MB—OFDM UWB波束成形研究

5.1 智能天线技术

5.2 基本波束成形准则

5.3 STFC MB—OFDM UWB系统中的波束成形

5.3.1 系统模型

5.3.2 共信道干扰抑制的波束成形算法

5.3.3 仿真及分析

5.4 本章小结

6 结论

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

作者简历