多入多出系統(tǒng)中的差分檢測關鍵技術研究.pdf

1、隨著世界范圍內(nèi)無線通信容量需求的提高，持續(xù)增長的容量需求與有限頻譜資源之間的矛盾成為研究高頻譜利用率技術的動力和挑戰(zhàn)。在眾多新技術中，基于多天線的多輸入多輸出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)技術已被證明是實現(xiàn)充分利用空間資源、提高頻譜利用率的有效途徑之一，是未來寬帶無線通信系統(tǒng)的主要技術。 MIMO系統(tǒng)中，由于信道的時變特性、用戶的快速移動等原因，在很多無線應用環(huán)境中，對信道的精確估計是

2、十分困難的。在這些情況下，差分檢測技術成為了很有吸引力的一種方案：差分檢測技術無需進行信道估計，克服了相干檢測技術需要準確信道信息的缺點，同時簡化了接收機設計。因此，本文系統(tǒng)地研究了MIMO系統(tǒng)中的差分檢測技術。 本文主要研究了三類MIMO系統(tǒng)的差分檢測技術：基于集中式發(fā)射天線的MIMO(本文簡稱為集中式MIMO)系統(tǒng)差分檢測技術；基于異步發(fā)射信號的MIMO系統(tǒng)差分檢測技術；基于分布式發(fā)射天線的分布式MIMO系統(tǒng)差分檢測技術。

3、 首先，在集中式MIMO系統(tǒng)差分檢測技術研究中，本文主要解決了現(xiàn)有集中式MIMO系統(tǒng)差分檢測算法復雜度高、頻譜利用率低的問題，主要創(chuàng)新點如下： (1)提出了一種新的基于準正交空時碼的低復雜度MIMO差分檢測算法，該算法利用聯(lián)合星座映射的方法構造準正交空時碼進行差分編碼；接收端可實現(xiàn)星座符號對并行差分檢測。與現(xiàn)有算法相比，由于該算法采用并行處理方式，復雜度大大降低。 (2)提出一種新的基于Alamouti空時碼的相位

4、差分檢測算法，該算法將數(shù)據(jù)信息差分調(diào)制成相位信息，接收端利用前后連續(xù)接收量檢測相位信息。該算法簡單，易于實現(xiàn)，是一種極具實用性的算法。 (3)針對現(xiàn)有的集中式MIMO系統(tǒng)差分檢測算法頻譜利用率低的問題，提出一種新的高頻譜利用率的Alamouti空時碼差分檢測算法，通過對發(fā)射符號的角度旋轉，增加了發(fā)射符號的信息量，提高了頻譜利用率。 其次，在基于異步發(fā)射信號的MIMO系統(tǒng)差分檢測技術研究中，本文主要解決了現(xiàn)有集中式MIMO

5、系統(tǒng)中V-BLAST(Vertical Bell Laboratories LayeredSpace-Time)信號無法進行差分檢測、并且相干檢測要求接收天線數(shù)目不小于發(fā)射天線數(shù)目的問題，主要創(chuàng)新點如下： (1)研究了基于異步發(fā)射信號的MIMO系統(tǒng)接收基帶信號模型，推導出一種接收信號矩陣表達式。該數(shù)學模型使得基于異步發(fā)射的MIMO信號檢測成為可能。 (2)提出了一種基于異步發(fā)射的V-BLAST信號差分檢測算法。該算法使得

6、傳統(tǒng)V-BLAST信號可以進行差分檢測，并且，利用一根接收天線即可進行差分檢測。 最后，針對分布式MIMO系統(tǒng)中，由于基站天線分布于不同的地理位置導致現(xiàn)有的集中式MIMO系統(tǒng)差分檢測算法無法應用的問題。本文系統(tǒng)地研究了分布式MIMO系統(tǒng)模型和分布式MIMO系統(tǒng)差分檢測技術，主要創(chuàng)新點如下： (1)研究了分布式MIMO系統(tǒng)的接收基帶信號模型，給出了矩陣表達式。該數(shù)學模型使得分布式MIMO信號檢測成為可能。 (2)提

7、出了一種基于相移鍵控(Phase Shift Keying,PSK)調(diào)制的分布式MIMO系統(tǒng)V-BLAST信號差分檢測算法。該算法將發(fā)射符號調(diào)制成差分相位信息，接收端通過檢測相位信息進行解調(diào)。該算法解決了現(xiàn)有分布式MIMO系統(tǒng)無法進行差分檢測問題，并且可利用一根接收天線進行檢測。 (3)提出了一種基于幅度相移鍵控(Amplitude Phase Shift Keying,APSK)調(diào)制的分布式MIMO系統(tǒng)V-BLAST信號差分檢

8、測算法。該算法將發(fā)射符號調(diào)制成差分相位和幅度信息，提高發(fā)送符號的信息量，在接收端可對幅度信息和相位信息分別進行差分檢測，該算法也可用一根接收天線進行檢測。 (4)提出了一種基于Alamouti空時碼的分布式MIMO信號差分檢測算法。在分布式MIMO系統(tǒng)中，該算法的差分編碼和檢測方法可同樣應用于其它類型空時分組碼中，例如準正交空時碼等。 本文的研究內(nèi)容豐富了現(xiàn)有的集中式MIMO系統(tǒng)差分檢測技術的研究，并對基于異步發(fā)射信號的