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层空时码与正交空时分组码相融合的多天线系统研究

作　者: 代霜春
导　师: 庄铭杰
学　校: 集美大学
专　业: 交通信息工程及控制
关键词: 多输入多输出 分层空时码 混合空时编码 译码算法 矩阵重构
分类号: TN919.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 7次
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内容摘要


凭借能提高系统频谱利用率和改善系统误码性能的能力，目前MIMO技术已成为下一代移动通信系统的关键技术之一。在发射端采用空时编码技术是近年来MIMO系统得到广泛应用的基础，贝尔实验室分层空时（BLAST，Bell Labs Layered Space-Time）编码和空时分组编码（STBC，Space-Time Block Coding）是两种主要空时技术。但是，BLAST侧重空间复用以提高系统容量；而STBC侧重于空间分集来改善系统性能。针对上述的问题，为使MIMO系统同时拥有空间分集、复用能力，保证通信系统既有抗衰落能力，又有高数据传输速率能力，论文重点对发射端同时融合VBLAST（垂直的BLAST）技术和双发射天线的STBC技术（又称Alamouti方案）的MIMO系统进行研究。为了兑现研究目标，论文的工作从三个层次进行研究，即：1、熟研发射端的BLAST空时编码结构，论文选择VBLAST的空时方案，完整地研究现有的各种VBLAST系统检测算法，通过计算机实验仿真来比较不同算法的性能，从本质上寻找影响系统性能的因素，为混合系统的检测方案提供依据。研究表明：QR分解是一种理想的层空时系统检测算法，而迭代技术以牺牲计算复杂度来换取系统性能改善，若能提高首层检测的分集度，可降低迭代次数。2、熟研STBC的编码结构和检测原理，在保证VBLAST系统高数据传输速率基础上，设计和选择如何将STBC融入VBLAST系统的混合结构。应用VBLAST的译码算法，基于QR分解算法，选择将STBC结构嵌入层空时检测结构的首层中，计算机仿真验证了提高检测首层的分集增益能较好地改善VBLAST系统性能。3、为了能在STBC-VBLAST混合系统中利用迭代技术，论文打破常规惯性思维，为此，在混合系统接收端采用基于矩阵重构的新译码方案，然后再采用QR分解的迭代检测算法。设计的新方案通过提高系统分集度，使得系统的误码性能得到了明显的改善。仿真结果表明：新译码方案的性能与最大似然算法相差不到1dB；当误码率为10-3时，新算法比现有的迫零干扰抵消算法的性能提高了大约4dB。由于QR分解的迭代检测算法能充分利用每次迭代最高译码层高分集增益的事实，从而保证了混合系统的新译码方案优越性能。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章 绪论  9-14
  1.1 研究背景及意义  9-11
    1.1.1 研究背景  9-10
    1.1.2 研究意义  10-11
  1.2 研究现状  11-13
    1.2.1 STBC-BLAST 混合系统国内研究现状  11-12
    1.2.2 STBC-BLAST 混合系统国外研究现状  12-13
  1.3 论文所做的工作  13-14
第2章 无线信道  14-21
  2.1 无线信道的特征  14-17
    2.1.1 大尺度衰落  15-16
    2.1.2 小尺度衰落  16-17
  2.2 无线信道的模型  17-18
  2.3 MIMO 信道模型  18-21
    2.3.1 平坦衰落信道模型  19
    2.3.2 频率选择性信道模型  19-21
第3章 分层空时码  21-32
  3.1 BLAST 系统的基本结构  21-22
  3.2 BLAST 的发射方案  22-25
    3.2.1 D-BLAST  22-23
    3.2.2 H-BLAST  23-24
    3.2.3 V-BLAST  24
    3.2.4 BLAST 结构的比较  24-25
  3.3 BLAST 的译码算法  25-28
    3.3.1 最大似然算法  25
    3.3.2 线性译码算法  25-26
    3.3.3 非线性译码算法  26-28
  3.4 BLAST 系统的性能分析与比较  28-32
    3.4.1 复杂度分析  28-29
    3.4.2 各种检测算法的性能  29-32
第4章 STBC-VBLAST 混合系统  32-42
  4.1 正交空时分组码  32-34
    4.1.1 Alamouti 方案  32-34
    4.1.2 正交空时分组码  34
  4.2 STBC-VBLAST 混合系统的结构  34-36
  4.3 STBC-VBLAST 系统的传统译码方案  36-40
    4.3.1 分组干扰抑制  37-38
    4.3.2 VBALST 和 STBC 联合译码  38-40
  4.4 仿真分析  40-42
第5章 STBC-VBLAST 混合系统的矩阵重构方案  42-50
  5.1 矩阵重构  42-43
  5.2 基于矩阵重构方案的混合系统  43-47
    5.2.1 工作原理  43-45
    5.2.2 新方案的基于 QR 分解的迭代检测算法  45-47
  5.3 仿真分析  47-50
第6章 总结与展望  50-52
  6.1 全文总结  50
  6.2 展望  50-52
致谢  52-53
参考文献  53-56
在学期间发表的学术论文  56

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 通信 > 数据通信 > 数据传输技术
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