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新一代无线通信系统空时分组码技术研究

作　者: 黄海洋
导　师: 龚耀寰
学　校: 电子科技大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 空时分组码正交设计最大似然决策 MIMO系统无线通信
分类号: TN925
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
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内容摘要

当今,无线通信业务的需求呈爆炸式的速度增长。新一代(B3G/4G)无线通信系统需要承担巨大负荷数据量的访问,这些数据包括:超高速的文字、语音以及引人入胜的多媒体信息。为了更好地提供这些业务,需要大容量的信道予以支持。但是多径以及多路访问干扰问题严重限制了技术发展的步伐。多输入多输出(MIMO)系统技术的出现,为解决这样的难题带来了曙光。它从多径问题中受益,化不利为有利,能够有效提高信道的容量。作为MIMO构架核心环节的空时分组码技术,是一种新兴而颇具潜力的方案。它充分利用MIMO信道的发射分集技术,实现了高质量、可靠、快速、低开销的无线通信方式。本文的研究主题正是新一代无线通信系统中的空时分组码技术。以下就是文中讨论的重点内容:首先,总结了MIMO系统的结构特点和原理。并对MIMO信道的容量问题加以讨论。通过相应的仿真实验,深刻理解制约MIMO信道容量的各种因素的相互关系和作用规律。总结了目前空时分组码技术研究的现状。特别是对主要的空时分组码设计技术进行了详细的介绍和全面的性能优劣分析。通过比较分析发现,已有的空时分组码技术尚未真正成熟。初现端倪的优秀特点与缺乏全面深入的理论体系支持的局面,决定了该技术潜力巨大,并具有广阔的研究空间。而从现有的研究还可以发现:分集度、码率以及时延分组数是空时分组码设计(对于发射天线数n > 2的系统构架,复信号情况)中最主要的矛盾体,设计时必须加以折中考虑。继而提出:在保证满分集度的前提下,尽可能提高码率,并优化时延分组数,才是多发射天线构架复信号空时分组码设计的更明智的选择。在一定范围内, MIMO信道的容量将随系统天线数目的增加而增大;另一方面,复信号星座图映射方式将比实信号方式带来更高的系统频谱利用率。基于这样的想法,本文创新地提出一种基于(6×4)和(8×4)天线构架的复信号空时分组码的编解码系统方案,并进行了详细的数字化推导论证。该方案保证系统获得满分集度增益情况下,实现码率为0.5的传送<WP=5>指标。系统方案中还包括创新设计的适应3GPP规范的星座图映射,使空时分组码编码子系统在级联处理时,能够有效提高结构适应性。详细的仿真试验的结果使新设计的空时分组码系统方案的可行性和高效性得以充分的验证,不仅在信息传送质量上有大幅度提高,而且能够保持较快的系统处理速度。因此,该方案颇具工程实用价值。

新一代无线通信系统空时分组码技术研究

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