硕士论文-无线通信中差分空时分组码技术研究

西南交通大学硕士学位论文无线通信中差分空时分组码技术研究姓名：李伟申请学位级别：硕士专业：通信与信息系统指导教师：王宏霞20080301无线通信中差分空时分组码技术研究作者：李伟学位授予单位：西南交通大学相似文献(10条)1.学位论文刘宗波MIMO系统中差分空时分组码研究2009在无线通信环境中，高速通信面临着频谱资源有限，时变无线传输环境复杂等问题，利用传统的办法解决这些问题是很困难的。为了满足更高的数据传输率、更好的服务质量、更大的网络容量的需求，出现了许多能够提高频谱效率和传输可靠性的新技术和新方案。例如使用多个发射天线和多个接收天线的MIMO(MultipleInputMultipieOutput)技术，可以在不牺牲带宽和不增加发射功率的情况下成倍地提高信道容量，MIMO系统获得了单天线系统无法比拟的容量。将发送分集和编码调制技术相结合，进一步产生了空时编码技术。本文着重研究了差分空时编码的相关技术，主要研究内容如下：(1)首先介绍了空时编码的正交设计，研究了差分空时编码的编译码原理。在接收端不需要信道状态信息，通过差分译码，可以实现正确的译码。虽然差分译码的性能有所降低，但是提高了频谱效率。(2)在平坦衰落信道下，为了提高差分空时编码的性能，本文将线性纠错码与差分空时编码相结合，给出了差分空时分组码与纠错码的级联方案，仿真结果表明该方案提高了误码性能。(3)在频率选择性衰落信道下，采用OFDM(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing)技术，将频率选择性衰落信道转化成平坦衰落的子信道，针对OFDM系统估计信道状态信息困难的问题，本文采用差分空时编码，同时结合了纠错码技术，来弥补误码性能的损失，最后仿真并分析了该方案在频率选择性衰落信道下的误码性能。2.学位论文何小军MIMO通信系统中的空时编码技术的研究2006随着多媒体在下一代无线通信的应用，宽带高速率的通信服务的需求正在增长。因为可用的频谱资源是有限的，只能依靠设计更有效的信号处理技术。最近信息论的研究表明，多入多出(MIMO)系统可以实现无线通信容量的巨大增长。MIMO信道的构成是由在无线链路的终端都安装多个天线来实现。空时码就是为了达到MIMO信道的理论容量而采用的信号设计技术。空时码是在空间和时间进行联合信号处理的技术，这样可以同时获得分集增益、编码增益和很高的频谱利用率。Tarokh等人在1998年首先提出空时码的概念，随后空时码和关于MIMO信号处理技术迅速成为无线通信的研究热点。空时编码技术包括基于发射分集的空时码和空间复用技术。关于基于发射分集的空时码，我们讨论了空时分组码、差分空时分组码和空时格状码。空时分组码由于编码的正交设计而使译码简单并能达到满分集增益。差分空时分组码不用信道估计就可以实现译码，简化了接收机的结构。空时格状码能同时获得编码增益和分集增益，性能很好，但复杂度太高了。空间复用技术的典型应用是垂直分层空时码(V-BLAST)，能达到20～40bps/Hz的频谱利用率，由于没有分集增益，所以性能较差。这篇论文的主要工作有：比较了不同发射天线的空时分组码编码方案的性能；详细介绍了差分空时码的编译码原理及和空时分组码的性能比较；阐述了V-BLAST的两种译码算法及性能比较，利用空时分组码来改善V-BLAST系统的性能；最后研究了空时码在MIMO-OFDM系统中的应用和性能。3.学位论文李贺冰发送分集在TD-SCDMA系统中的应用研究2006发送分集是近年来无线通信领域提出的一种新的空间分集技术，能够提供较好的抗衰落性能，适用于在基站端采用多天线的通信系统，很好的解决了移动终端的设计复杂度问题。TD-SCDMA移动通信系统是我国提出的第三代移动通信标准，具有诸多技术优势，能够高度满足未来移动通信领域的高速率传输和多样化服务的要求。本文首先对基于发送分集的空时分组码技术进行讨论。对Alamouti提出的简单的发送分集、正交空时分组码、准正交空时分组码和差分空时分组码的编译码算法进行较深入的研究，并结合仿真对其性能进行分析。随后对TD-SCDMA系统的物理层规范及其联合检测及智能天线技术进行系统的研究，结合仿真验证标准中的算法并分析系统的误码性能。在进行了以上两部分内容的研究后，本文提出了将空时分组码技术应用于TD-SCDMA系统中的合理方案，该方案以TD-SCDMA的突发数据中的数据域为单位进行空时分组编码，在基站端使用两根天线或两组智能天线实现发送分集。根据发送端的编码规则重新设计接收端的联合检测算法，经过算法的简化，译码复杂度与原算法相同。从仿真的结果中得出，该方案能够在不增加系统实现复杂度的前提下，进一步提高系统的抗衰落特性，降低误码率，具有一定的理论和实际应用价值。4.期刊论文孙婷.岳殿武.SUNTing.YUEDian-wu差分空时分组码-大连海事大学学报2006,32(1)总结了空时分组码的编译码方法,在此基础上,把差分方案应用到空时分组码上,形成一种崭新的编码技术--差分空时分组码.指出在系统发射端能够得到部分信道信息的情况下,差分空时分组码可以利用波束形成技术来提高系统性能.预见它将在未来无线通信中发挥重要作用.5.学位论文高翔快速移动环境下MIMO-OFDM系统的关键技术研究2008未来无线通信要求高达100Mbps甚至更高的数据传输速率，以满足各种多媒体业务的需求。要实现这一目标，存在两个最严峻的挑战：多径衰落信道和带宽效率。正交频分复用OFDM(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing)技术可以消除多径信道所产生的码间干扰，极大地降低了高速数据传输时接收端均衡器的复杂度。多输入多输出MIMO(Multi-InputMulti-Output)技术，可以在不增加系统带宽的情况下极大地提高系统容量。MIMO-OFDM技术融合了MIMO和OFDM技术的优点，己被认为是第四代移动通信最有可能的技术方案，已经开始被标准化组织所采用。本文对快速移动环境下MIMO-OFDM关键技术进行了研究，重点研究其编码技术、同步技术和信道估计技术，然后分三个章节对MIMO-OFDM系统的关键技术进行了深入研究。首先，在快速移动环境下采用了一种新的差分空时分组码的编译码方法，并相应做了仿真，得出这种编码方法更适合高速移动、信道衰落快速变化的环境；同步算法上采用了新的适用于MIMO-OFDM系统的时间、频率同步算法，该算法考虑了各发射天线到达时延各不相同的情况，可适用于分布式MIMO系统：最后根据最小MSE原则，推导出一种基于MIMO-OFDM多发射天线优化的导频设置策略，与这种导频设置策略相结合，获取了一种更为健壮的频域分集时域合并FDTC(FrequencydomainDiversitvTimedomainCombining)的信道估计处理算法，大大提高了信道估计精度，最后利用SystemView通信仿真软件对算法的有效性和可行性进行了全面地分析与比较。6.学位论文陈建峰空间信号检测与参数估计的阵列处理方法研究2004本文研究多个发射/接收天线的MIMO(MIMO:MultipleInputMultipleOutput)系统的多用户检测以及远/近场源信号的参数估计问题,主要工作概括如下:1、系统描述了空时编码办法,分析了空时分组码的基本特点,并在空间相关衰落信道条件下,研究了差分空时分组码的性能,给出了其误码率上界的解析表达式.2、将差分空时分组码发射分集技术与多用户检测技术相结合,提出了一种适用于频率平坦衰落信道的盲多用户检测方法,它首先利用Kalman自适应滤波器抑制多址干扰,然后通过差分空时解码恢复发射序列.3、时变多径衰落信道及多址干扰是一个移动无线通信系统可靠通信的主要障碍.为了在抗多径衰落的同时抑制多址干扰,本文提出了一种适用于频率选择性瑞利衰落信道的自适应多用户接收机.该接收机根据能量最小输出准则构造解相关滤波器,抽取各条路径的信号能量,进而对每条多径信号进行差分空时解码、合并各多径能量以获得路径分集增益和空间分集增益.4、现有的超分辨波达方向估计方法通常假定阵元噪声为高斯白噪声,当实际的噪声模型不满足这一假设时,传统的超分辨方法的性能将变得很坏.基于协方差矩阵差法,本文提出了一种DOA估计的快速算法.该方法不需对变换后的数据矩阵进行特征分解,计算量相对较小,并能处理加性、有色观测噪声的一般情况.5、基于四阶累积量,本文提出了一种多个近场窄带信号源距离、频率及波达角三维参数联合估计算法,它通过构造的累积量矩阵的特征值估计信号参数,并且各估计参数自动配对.这种方法因为要对一个高维的累积量矩阵作特征分解,计算量仍然较大,为此,本文随后给出了一种改进算法,它同时利用构造的低维矩阵的特征值及相应的特征矢量估计信号参数,从而降低了运算复杂度.特别地,改进后的算法与原有算法一样,不需要进行谱峰搜索,而且各信号的三个估计参数能很好地自动配对.7.学位论文王丹丹MIMO系统和空时编码性能分析2008随着3G的发展，MIMO技术已成为当今无线通信领域研究热点之一。该技术利用多根发射和接收天线，从空间和时间上同时传输多个在同一频带上的数据流，从而显著提高了无线通信系统的频谱利用率/信道容量。MIMO技术同空时编码技术相结合可以充分利用MIMO系统的信道容量，减小误码率。把空时编码应用在MIMO-OFDM系统中可以使无线系统的容量/频谱利用率进一步提高。本文主要研究多输入多输出MIMO(MultipleInputMultipleOutput)技术以及应用在MIMO系统中的空时编码技术。本文首先介绍了MIMO系统的基本概念和结构，然后总结几种信道情况下的容量计算公式。并总结了影响MIMO系统容量的几种因素，分别给出了这几种因素作用下的容量计算公式。并在此基础上对MIMO系统的容量进行仿真和分析。然后，本文在给出了空时编码性能分析和空时编码基本方法的基础上，介绍了四种空时编码技术，包括空时分组码STBC(Space-Timeblockcodes)、差分空时分组码DSTBC(DifferentialSpace-TimeTrellisCodes)、空时网格码STTC(Space-TimeTrellisCodes)和分层空时码LSTC(LayeredSpace-TimeCodes)。分别给出了它们的基本概念和编译码原理。并通过蒙特卡罗仿真方法分别对这四种空时编码系统进行误码性能的仿真和分析，分析这四种空时编码的优缺点。最后，本文简要介绍了MIMO-OFDM系统，首先介绍了MIMO-OFDM系统的基本构成和关键技术；然后给出了MIMO-OFDM系统的容量计算公式，并与MIMO系统的容量进行了比较；最后，对MIMO-OFDM中的空时编码误码性能进行了仿真和分析。8.学位论文孙婷MIMO系统中空时分组码的研究2006多输入多输出(MIMO)技术是无线通信领域的重大突破。该技术能在不增加带宽和发射功率的情况下大大增加系统容量、提高频带利用率，成为新一代移动通信系统的关键技术。空时编码技术是一种基于MIMO系统的编码技术。它不仅可以实现高频谱效率的无线传输，而且具有很强的抗多径衰落能力，从而能够全面提高通信质量和通信系统容量。空时分组码是空时编码的一种，因其构造简单、译码复杂度低和良好的性能而成为空时编码中应用研究最广泛的编码技术。在空时分组码的编译码过程中，发射端可以不需要知道任何信道信息，但是在接收端要对信道信息进行准确的估计。本文的主要研究工作就是围绕改变空时分组码在发射端或接收端利用信道信息的情况来探讨新的空时分组码的编译码方法，相应做了大量的仿真，并且从理论和仿真角度做了比较分析。本文讨论的两种新编码方法是：(1)具有部分反馈的空时分组码在接收端准确获得信道信息进行译码的同时，发射端也利用部分反馈信道信息对编码部分稍做修改的新的空时分组码的编译码方法。由于反馈的引入，这种方法的性能优于传统空时分组码。本文研究了两种反馈方法：一种是能量加权反馈，加权值由信道衰落的程度来决定；