MIMO-OFDM系統(tǒng)的空時編碼技術研究.pdf

1、隨著B3G移動通信的快速發(fā)展，人們對高速率、大容量的多媒體業(yè)務傳輸提出了迫切需求。然而，它的實現不得不面對頻率資源的限制和多徑衰落的影響這兩個嚴峻的挑戰(zhàn)，它們是進一步提高系統(tǒng)信道容量和通信質量的障礙。近年來，基于多天線技術的多輸入多輸出（MIMO，Multiple Input Multiple Output）技術已成為解決以上問題的新途徑，它將多徑效應視為有利因素加以利用，可以實現通信系統(tǒng)有效性和可靠性的全面提升。MIMO技術可以在不增

2、加發(fā)射功率和帶寬的情況下成倍提高信道容量，也可以大幅增強抗衰落能力以改善通信質量，這源于空時編碼（STC，Space Time Coding）技術所帶來的空間復用增益和空間分集增益。
　　 另外，正交頻分復用（OFDM，Orthogonal Frequency Division Multiplexing）技術可在頻域內將頻率選擇性衰落信道轉換為平坦衰落信道，從而克服頻率選擇性衰落的影響，而它的子載波的頻譜正交特性也使得頻譜利用率

3、也有一定提高。因此，結合MIMO與OFDM的MIMO-OFDM技術則能優(yōu)勢互補，即MIMO的空時分集/復用，加上OFDM的頻率分集/復用，可以同時利用空間、時間和頻率三維資源，使系統(tǒng)的信道容量和抗衰落能力大為增強。
　　 在此背景下，本論文主要進行了以下相關研究：
　　 ①研究無線通信的信道特征，理解多徑衰落對系統(tǒng)性能的影響。然后由空間分集技術引入空時編碼技術，在此基礎上研究MIMO系統(tǒng)模型，從信息論角度推導出MIMO信

4、道容量表達式，并用蒙特卡洛方法對SISO、SIMO、MISO、MIMO系統(tǒng)的信道容量進行了仿真。仿真結果表明，采用多根天線的MIMO技術確實具有成倍增加信道容量的潛力。
　　 ②研究空時編碼的設計準則，從誤碼率角度推導出在不同信道衰落情況下進行空時編碼設計的性能表達式。
　　 ③研究分層空時編碼（LSTC，Layered Space Time Coding）、空時網格編碼（STTC，Space Time Trellis

5、Coding）、空時分組編碼（STBC，Space Time Block Coding）三種典型的空時編碼技術的編、譯碼原理，并對不同編碼格式、不同映射方式、不同天線數目以及不同編碼速率等條件下的系統(tǒng)性能進行詳細仿真比較。仿真結果表明，LSTC以空間復用的形式提高數據傳輸速率，而STTC和STBC則以具有相關性的編譯碼結構改善數據傳輸可靠性。另外，本文創(chuàng)新性地對BLAST方案進行了一種折衷改進，通過從接收端反饋信道狀態(tài)信息，發(fā)射端動態(tài)調

6、整空時碼元映射方式，從而使系統(tǒng)可以適應更加廣泛的衰落信道環(huán)境并同時獲得可觀的復用增益和抗衰落能力。
　　 ④研究OFDM的基本原理，理解OFDM有效抵抗頻率選擇性衰落的實質。在此基礎上，將MIMO結合OFDM構建MIMO-OFDM 系統(tǒng)，并對采用空時/頻編碼的MIMO-OFDM系統(tǒng)進行了性能分析和仿真。仿真結果表明，采用了空時/頻編碼的OFDM系統(tǒng)比傳統(tǒng)的OFDM系統(tǒng)的性能有很大提升。然后，改變準靜態(tài)平坦衰落的信道條件，結合OF