无线MIMO信道的分集技术研究

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1、电子科技大学博士论文无线M工MO信道的分集技术研究摘要目前，由于多媒体、宽带Internet等高速率数据传输业务的迅猛增加，对高数据率无线接入的需求也以相同的速率在增长。在无线通信环境中，高速通信面临两个严峻的挑战。其一，由于无线频谱资源是有限的，如何充分提高有限频谱资源的使用效率问题摆在了我们的面前。其二，在高速通信的环境中，信道的衰落干扰问题更加严重，如频率选择性衰落和时间选择性衰落。怎样克服衰落的影响，提高信号的传输质量，同样是一个难题。利用传统的办法解决这些问题是很困难的，需要寻求新的途径提高无线通信系统的性能和容量。近年来，在无线通信研究

2、中的一个最新进展是所谓的多输入多输出方法(MIMO),即:在无线通信系统的发射机和接收机都安装了多个天线的信号传输方法。MIMO系统用于空间多路复用，可以在不增加发射功率和占用带宽的条件下极大地提高数据传输速率。MIMO系统用于分集传输，能更有效的克服各种信道衰落和干扰，提高信号的传输性能。本文主要研究MIMO系统的分集方法，如空间分集，频率分集，天线选择分集等，研究的内容包括以下几个方面:1)提出了差分空时分组码与多符号网格码的级连方法。导出了系统有理想交织器情况下成对符号错误率的解析表达式和级连系统网格码的设计准则。性能分析表明，将差分空时系统

3、与多符号网格码级连能大大增强差分空时系统的性能。2)将平坦衰落信道的对角代数空时分组码(DAST)推广到频率选择性信道，提出了空频分组对角编码方法。接收机的最大似然解码采用了球型解码器，它的复杂性是中等的。分析表明，在频率选择性信道中使用对角空频码能实现满速率和满分集。此外，研究了天线间相关对系统性能的影响。3)基于MIMO-OFDM和子载波分组，提出了频率选择性信道的差分空频码，接收机采用差分检测和似然解码不需要信道信息。在频率选择性信道中差分空频码能充分利用空间分集和频率分集。4)在平坦衰落MEMO信道中估计信道已经是很困难了，而在频率选择性信

4、道中由于存在多径，信道的估计就更加困难。基于MIMO-OFDM，本文研究了频率选择性信道的非相码设计，提出了非相干的空时频分组码，发射机和接收机都不需要信道信息。分别讨论了最大似然(ML)—I一摘要验，导出了不同的码设计准则。性能分析表明，在频率选择性信道中非相干空时频分组码能实现满分集增益。5)一般的天线选择算法都需要信道状态信息，根据信道参数选择天线。然而，估计MIMO系统的信道参数大大增加了系统复杂性，而且，在快衰落信道中，信道估计是很困难的。本文提出了非相干的天线选择算法，依据接收信号向量的范数选择天线，不需要估计信道。算法分别应用于差分空

5、时系统和U码传输系统。性能分析表明，它能实现和完全复杂性系统同样的分集增益。关键词:差分空时编码，空时频编码，天线选择，分集增益，编码增益，成对错误概率，完全复杂性电子科技大学博士论文无线M工MO信道的分集技术研究AbstractNowadays,withthedevelopmentofhighdatatransmissionservicesuchasinternetandmultimedia，thedemandsforhighspeedwirelessaccesshavebeenrapidlyincreasing.However,highspee

6、dcommunicationhastwoseverechallengesinwirelesscommunicationenvironment:oneishowtoimprovethebandwidthefficiencyoflimitedradiospectrum;andtheotherishowtocopewithmoreseverechannelsfading,suchasfrequencyselectivefadingandtimeselectivefadingtoimprovethetransmissionqualityofsignalsi

7、nthehighspeedcommunication,whichisalsoverydifficulttask.Becauseitisverydifficulttosolvetheproblembythetraditionalmethod,anewapproachshouldbedevelopedtoimprovetheperformanceandcapacityofthewirelesscommunicationsystem.Recentyears,alatesttechniqueusingmultipleantennaelementsatbot

8、htransmitterandreceiver,calledMultiple-InputandMultiple-Outpu