空時(shí)編碼與空間復(fù)用組合系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、目前，由于多媒體、寬帶Internet等高速率數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)的迅猛增加，對(duì)高數(shù)據(jù)率無線接入的需求也以相同的速率在增長。在無線通信環(huán)境中，高速通信面臨著頻譜資源有限，時(shí)變無線傳輸環(huán)境復(fù)雜等問題，利用傳統(tǒng)的辦法解決這些問題是很困難的。隨著對(duì)更高的數(shù)據(jù)傳輸率、更好的服務(wù)質(zhì)量、更大的網(wǎng)絡(luò)容量和覆蓋的需求的增大，出現(xiàn)了許多能夠提高頻譜效率和傳輸可靠性的新技術(shù)和新方案。在無線通信系統(tǒng)的發(fā)射和接收端使用多根天線，也就是MIMO(Muitiple-Inp

2、utMultiple-Output)技術(shù)，就是其中之一。隨著對(duì)MIMO技術(shù)研究的深入，它所能提供的性能增益也越來越引人注目。 以更大程度地提高無線通信系統(tǒng)的性能增益、降低運(yùn)算成本以及設(shè)計(jì)并優(yōu)化多用戶組合系統(tǒng)的預(yù)處理算法為目標(biāo)，本文的研究工作及創(chuàng)新點(diǎn)包括以下幾個(gè)方面： 1)空時(shí)正交分組碼可以使無線通信系統(tǒng)獲得完全發(fā)射分集增益，空間復(fù)用系統(tǒng)可以在不增加系統(tǒng)帶寬的情況下提高無線通信系統(tǒng)的傳輸速率，將空時(shí)正交分組碼與空間復(fù)用在空

3、間上組合可以使得無線通信系統(tǒng)同時(shí)獲得分集增益與復(fù)用增益?；诳諘r(shí)正交分組碼碼塊的正交結(jié)構(gòu)特征，利用相關(guān)的矩陣?yán)碚撏茖?dǎo)出將空時(shí)正交分組碼與空間復(fù)用組合系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為等效空間復(fù)用系統(tǒng)的通式，并在此基礎(chǔ)上提出等效線性迫零檢測(cè)算法與等效非線性迫零檢測(cè)算法。性能分析表明，較之空時(shí)正交分組碼系統(tǒng)與空間復(fù)用系統(tǒng)，空時(shí)正交分組碼與空間復(fù)用組合系統(tǒng)的系統(tǒng)性能增益更接近理想的性能增益折中曲線，與現(xiàn)有的迫零組接收機(jī)比較，等效線性迫零檢測(cè)算法和等效非線性迫零檢測(cè)算

4、法均使得空時(shí)正交分組碼與空間復(fù)用組合系統(tǒng)獲得更大的分集增益和更好的系統(tǒng)性能，并且這兩種算法只需要求接收天線數(shù)目不得小于發(fā)射天線數(shù)目的一半，較之迫零組接收機(jī)有更大的使用范圍。 2)基于線性分散碼頻譜利用率高的特點(diǎn)，本文提出了線性分散碼與空間復(fù)用在空間上組合的方案，以滿足高速傳輸業(yè)務(wù)的需求。利用碼字矩陣的概念以及相關(guān)的矩陣?yán)碚?，將線性分散碼與空間復(fù)用組合系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為等效的空間復(fù)用系統(tǒng)，得到矢量形式的系統(tǒng)傳輸函數(shù)，并且基于球形解碼算法，

5、進(jìn)一步提出了既能保證解碼有效又降低運(yùn)算成本的定步長改進(jìn)球形檢測(cè)算法以及變步長改進(jìn)球形檢測(cè)算法。性能分析表明，定步長改進(jìn)球形檢測(cè)算法使得線性分散碼與空間復(fù)用組合系統(tǒng)獲得的性能雖然比球形解碼算法下降了約0.5dB，但是所需的運(yùn)算成本僅為球形解碼算法的30﹪。進(jìn)一步基于定步長改進(jìn)球形檢測(cè)算法提出的變步長改進(jìn)球形檢測(cè)算法只需使用幾比特的反饋信息，將運(yùn)算成本下降了40﹪多，對(duì)接收端的工程實(shí)現(xiàn)具有實(shí)際意義。 3)對(duì)于多用戶組合系統(tǒng)，由于用戶

6、間存在共道干擾，降低了整個(gè)系統(tǒng)的性能。本文針對(duì)多用戶空時(shí)正交分組碼與空間復(fù)用組合系統(tǒng)以及多用戶線性分散碼與空間復(fù)用組合系統(tǒng)，利用奇異值分解及相關(guān)矩陣?yán)碚?，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了下行預(yù)處理算法，從而將多用戶組合系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為并行單用戶組合系統(tǒng)，提高了整個(gè)系統(tǒng)的性能。此外，還研究和分析了信道估計(jì)誤差對(duì)下行預(yù)處理算法的影響。最后分別針對(duì)空時(shí)正交分組碼與空間復(fù)用組合系統(tǒng)的等效線性迫零檢測(cè)算法與等效非線性迫零檢測(cè)算法以及線性分散碼與空間復(fù)用組合系統(tǒng)的變步長改進(jìn)