认知mimo系统中差分空时编码技术

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1、认知MIMO系统中差分空时编码技术摘要：认知MIMO系统利用了差分空时编码技术。MIMO系统中的认知链路和授权链路均采用两个发射天线和一个接收天线。在认知系统中，认知用户可以有机会使用授权的频谱，即可以利用闲置中的授权频带，这样整个频谱效率就提高了。多发射天线多接受天线的空时编码技术能使多径衰减的影响最小且改善性能，提高无线信道的数字传输容量，但是需要假设接收端有最优信道状态信息估计且利用相关检测。然而在一些情况下，如快速移动的环境或者信道快速衰减，精确地估计认知MIMO系统的信道状态是很困难的或者代价太高。为解决此问题，我们为认知MIMO系统提出了一种差分空时编码技术。1引

2、言近年来随着无线技术的发展，公共无线频谱资源变得越来越稀少。大多数的无线技术创新都是在未授权频段进行的，因此未授权频段变得拥挤。然而大部分的授权频段在某些时间段和某些地方却未被使用。认知无线（CR）是解决此问题的一项重要的技术，它允许未授权（认知）用户可以有机会使用正在闲置的授权频谱，这样频谱效率就能得到很大的提高。提高无线网络的复杂性和动态环境是现在发展的一个趋势。认知网络就是在这种趋势下发展起来的。而有线网络也有这个趋势，不能被有前景的认知网络排除在外，但是在复杂网络环境中，无线网络是研究的焦点。先前的研究将无线与认知结合时，会产生一系列的问题，认知无线网络为解决这些问题

3、给出了一种新方法。众所周知，多发射天线多接受天线的空时编码技术能使多径衰减的影响最小且改善性能，提高无线信道的数字传输容量。但是在这种条件下，通常假设接收端有最优信道状态信息估计且利用相关检测。当信道状态变化的速度低于符号率时，发射端发送试点序列，接收端可以精确地估计信道状态信息。然而，在一些情况下，如高速移动的环境或者信道衰减变化快速时，精确地估计信道状态信息是很困难的，有时代价太高。对于这样的情况，利用差分空时编码是有效的，因为差分空时编码技术不要求发射机和接收机估计信道状态信息。对于单发射天线，差分方案，如差分相移键控（DPSK），在解调时不需要信道估计。差分方案被广泛

4、的应用于实际的蜂窝移动通信系统中。下面我们考虑将差分空时编码方案应用到MIMO系统中。我们提出差分空时编码方案，因为解码时接收端不需要信道状态信息。在本文中，将以分布式差分空时编码方案为例，讨论差分空时编码方案的应用。2认知MIMO系统2.1MIMO技术MIMO(Multiple-InMultiple-Out，多输入多输出)技术是无线移动通信领域智能天线技术的重大突破。MIMO技术能在不增加带宽的情况下，成倍地提高通信系统的容量和频谱利用率。随着世界各国对该技术的不断研究完善，我们有理由相信MIMO技术将成为新一代移动通信系统所必须采用的关键技术。MIMO技术源于无线通信天线

5、分集技术与智能天线技术，它是多入单出（MISO）与单入多出（SIMO）技术的结合，具有两者的优势和特征。MIMO系统在发射端和接收端均采用多天线单元，运用先进的天线传输与信号处理技术，利用无线信道的多径传播，因势利导，开发空间资源，建立空间并行传输通道，在不增加带宽与发射功率的情况下，成倍地提高无线通信的质量与数据速率，堪称现代通信领域的重要技术突破。MIMO技术已不是传统的无线通信智能天线，其优势已非常规智能天线所及。智能天线采用加权选择算法驱动波束指向，通过将能量聚集到期望方向而提高信噪比，抑制而不是利用多径传播。对于MIMO系统，若其M副发射天线和N副接收天线形成的无线

6、链路M×N信道矩阵的元素是完全独立的，则系统的容量随最小天线数目线性增长。理论上，如果天线的空间和成本与射频通道不受限制，MIMO系统就能提供无限大的容量，这是空间维数充分结合时间维数的结果，即采用空时编码的数据流利用的是矩阵信道而不是智能天线系统中的向量信道传输数据。MIMO技术利用了无线信道多径传播的固有特性。如果在发送端与接收端同时采用多天线系统，只要各天线单元间距足够大，无线信道散射传播的多径分量足够丰富，各对发/收天线单元间的多径衰落就趋于独立，即各对等效的发/收天线间的无线传输信道趋于独立，即这些同频率、同时间、同信道特征码的子信道趋于相互正交。2.2MIMO技术

7、研究进程无线通信系统的3个最主要的有害因素是信号衰落、码间干扰（ISI）和共信道干扰（CCI）。信号衰落和码间干扰是由无线信道的多径传播产生的，CCI一般是由共信道用户或系统中未知的干扰源产生的。为了对抗信号衰落，单用户MIMO系统采用分集技术来处理，如空间分集、时间分集、极化分集和频率分集。空间分集和极化分集通过采用阵列天线而获得；频率分集可通过利用多径物理信道来获得；时间分集可通过具体的（编码调制）发射技术而获得。为了消除或者利用无线通信系统中的ISI，信道均衡技术包括自适应均衡或者rake接收，可