提高M(jìn)IMO系統(tǒng)容量的功率分配與編碼方法的研究.pdf

1、如何在帶寬和功率都受限的條件下，提高無(wú)線通信系統(tǒng)的信道容量，實(shí)現(xiàn)高速、可靠的信息傳輸是目前無(wú)線通信領(lǐng)域中最重要的研究課題之一。運(yùn)用功率分配和空時(shí)編碼技術(shù)可以在MIMO系統(tǒng)中提高頻譜效率、改善系統(tǒng)性能。功率分配通過(guò)動(dòng)態(tài)匹配信道衰落特性來(lái)提高信道容量；空時(shí)編碼技術(shù)將編碼矩陣構(gòu)造與天線分集技術(shù)相結(jié)合，為無(wú)線傳輸提供了分集增益和編碼增益，并且能夠提供遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)單天線系統(tǒng)的頻帶利用率，為解決無(wú)線信道的傳輸問(wèn)題提供了新的解決途徑。 圍繞功率

2、分配和空時(shí)編碼技術(shù)問(wèn)題，本文系統(tǒng)闡述了無(wú)線移動(dòng)信道的衰落特性、MIMO系統(tǒng)的信道模型、信道容量公式的推導(dǎo)、空時(shí)編碼的基本原理以及平坦哀落信道下的空時(shí)編碼設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。分析了兩種典型功率分配算法：平均分配和注水分配。研究了相干檢測(cè)空時(shí)編碼：空時(shí)網(wǎng)格碼(STTC)、分層空時(shí)碼(LSTC)、空時(shí)分組碼(STBC)；和非相干檢測(cè)空時(shí)編碼：酉空時(shí)碼(USTC)和差分空時(shí)碼(DSTC)。本文對(duì)這兩類(lèi)空時(shí)編碼的編譯碼原理、特點(diǎn)和性能進(jìn)行了分析和仿真比較，

3、并以空時(shí)分組碼為例，分析了最優(yōu)功率分配時(shí)空時(shí)分組碼的性能。從有效性和可靠性折中的角度，本文還對(duì)混合編碼思想進(jìn)行了研究，分析了半正交代數(shù)空時(shí)碼(SAST)的編譯碼方法，進(jìn)行了性能仿真。為了在頻率選擇性衰落信道中應(yīng)用空時(shí)編碼，本文又研究了空時(shí)編碼與正交頻分復(fù)用技術(shù)(OFDM)的結(jié)合原理，并結(jié)合具體編碼進(jìn)行了性能仿真，驗(yàn)證了STC-OFDM系統(tǒng)克服多徑干擾的能力。 在分析研究前人成果的基礎(chǔ)上，本文也提出了作者的兩個(gè)新思想。一是提出了一

4、種簡(jiǎn)單的、在發(fā)射端不知道信道狀態(tài)信息情況下，提高M(jìn)IMO系統(tǒng)容量的功率分配算法，該方法基于黃金分割原理，隨機(jī)選擇發(fā)射天線并平均分配功率，仿真結(jié)果表明在低信噪比時(shí)，其性能優(yōu)于一般的功率平均分配方法。二是提出了一種改進(jìn)的分層結(jié)構(gòu)的空時(shí)編碼(ECLST)。這種空時(shí)編碼結(jié)合了LSTC和STBC的特點(diǎn)，通過(guò)嵌入校驗(yàn)元使接收端進(jìn)行分層干擾抑制，用QR分解方法實(shí)現(xiàn)解碼。仿真結(jié)果表明這種改進(jìn)的空時(shí)編碼具有高于STBC的頻譜效率，并且抗干擾性能優(yōu)于LST