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1、認知MIMO系統(tǒng)中差分空時編碼技術摘要：認知MIMO系統(tǒng)利用了差分空時編碼技術。MIMO系統(tǒng)中的認知鏈路和授權鏈路均采用兩個發(fā)射天線和一個接收天線。在認知系統(tǒng)中，認知用戶可以有機會使用授權的頻譜，即可以利用閑置中的授權頻帶，這樣整個頻譜效率就提高了。多發(fā)射天線多接受天線的空時編碼技術能使多徑衰減的影響最小且改善性能，提高無線信道的數字傳輸容量，但是需要假設接收端有最優(yōu)信道狀態(tài)信息估計且利用相關檢測。然而在一些情況下，如快速移動的環(huán)境或者信道快速衰減，精確地估計認知MIMO系統(tǒng)的信道狀態(tài)是很困難的或者代價太高。為解決此問題，我們?yōu)檎J知MIMO系統(tǒng)提出了一種差分空時編碼技術。1引
2、言近年來隨著無線技術的發(fā)展，公共無線頻譜資源變得越來越稀少。大多數的無線技術創(chuàng)新都是在未授權頻段進行的，因此未授權頻段變得擁擠。然而大部分的授權頻段在某些時間段和某些地方卻未被使用。認知無線（CR）是解決此問題的一項重要的技術，它允許未授權（認知）用戶可以有機會使用正在閑置的授權頻譜，這樣頻譜效率就能得到很大的提高。提高無線網絡的復雜性和動態(tài)環(huán)境是現在發(fā)展的一個趨勢。認知網絡就是在這種趨勢下發(fā)展起來的。而有線網絡也有這個趨勢，不能被有前景的認知網絡排除在外，但是在復雜網絡環(huán)境中，無線網絡是研究的焦點。先前的研究將無線與認知結合時，會產生一系列的問題，認知無線網絡為解決這些問題
3、給出了一種新方法。眾所周知，多發(fā)射天線多接受天線的空時編碼技術能使多徑衰減的影響最小且改善性能，提高無線信道的數字傳輸容量。但是在這種條件下，通常假設接收端有最優(yōu)信道狀態(tài)信息估計且利用相關檢測。當信道狀態(tài)變化的速度低于符號率時，發(fā)射端發(fā)送試點序列，接收端可以精確地估計信道狀態(tài)信息。然而，在一些情況下，如高速移動的環(huán)境或者信道衰減變化快速時，精確地估計信道狀態(tài)信息是很困難的，有時代價太高。對于這樣的情況，利用差分空時編碼是有效的，因為差分空時編碼技術不要求發(fā)射機和接收機估計信道狀態(tài)信息。對于單發(fā)射天線，差分方案，如差分相移鍵控（DPSK），在解調時不需要信道估計。差分方案被廣泛
4、的應用于實際的蜂窩移動通信系統(tǒng)中。下面我們考慮將差分空時編碼方案應用到MIMO系統(tǒng)中。我們提出差分空時編碼方案，因為解碼時接收端不需要信道狀態(tài)信息。在本文中，將以分布式差分空時編碼方案為例，討論差分空時編碼方案的應用。2認知MIMO系統(tǒng)2.1MIMO技術MIMO(Multiple-InMultiple-Out，多輸入多輸出)技術是無線移動通信領域智能天線技術的重大突破。MIMO技術能在不增加帶寬的情況下，成倍地提高通信系統(tǒng)的容量和頻譜利用率。隨著世界各國對該技術的不斷研究完善，我們有理由相信MIMO技術將成為新一代移動通信系統(tǒng)所必須采用的關鍵技術。MIMO技術源于無線通信天線
5、分集技術與智能天線技術，它是多入單出（MISO）與單入多出（SIMO）技術的結合，具有兩者的優(yōu)勢和特征。MIMO系統(tǒng)在發(fā)射端和接收端均采用多天線單元，運用先進的天線傳輸與信號處理技術，利用無線信道的多徑傳播，因勢利導，開發(fā)空間資源，建立空間并行傳輸通道，在不增加帶寬與發(fā)射功率的情況下，成倍地提高無線通信的質量與數據速率，堪稱現代通信領域的重要技術突破。MIMO技術已不是傳統(tǒng)的無線通信智能天線，其優(yōu)勢已非常規(guī)智能天線所及。智能天線采用加權選擇算法驅動波束指向，通過將能量聚集到期望方向而提高信噪比，抑制而不是利用多徑傳播。對于MIMO系統(tǒng)，若其M副發(fā)射天線和N副接收天線形成的無線
6、鏈路M×N信道矩陣的元素是完全獨立的，則系統(tǒng)的容量隨最小天線數目線性增長。理論上，如果天線的空間和成本與射頻通道不受限制，MIMO系統(tǒng)就能提供無限大的容量，這是空間維數充分結合時間維數的結果，即采用空時編碼的數據流利用的是矩陣信道而不是智能天線系統(tǒng)中的向量信道傳輸數據。MIMO技術利用了無線信道多徑傳播的固有特性。如果在發(fā)送端與接收端同時采用多天線系統(tǒng)，只要各天線單元間距足夠大，無線信道散射傳播的多徑分量足夠豐富，各對發(fā)/收天線單元間的多徑衰落就趨于獨立，即各對等效的發(fā)/收天線間的無線傳輸信道趨于獨立，即這些同頻率、同時間、同信道特征碼的子信道趨于相互正交。2.2MIMO技術
7、研究進程無線通信系統(tǒng)的3個最主要的有害因素是信號衰落、碼間干擾（ISI）和共信道干擾（CCI）。信號衰落和碼間干擾是由無線信道的多徑傳播產生的，CCI一般是由共信道用戶或系統(tǒng)中未知的干擾源產生的。為了對抗信號衰落，單用戶MIMO系統(tǒng)采用分集技術來處理，如空間分集、時間分集、極化分集和頻率分集?？臻g分集和極化分集通過采用陣列天線而獲得；頻率分集可通過利用多徑物理信道來獲得；時間分集可通過具體的（編碼調制）發(fā)射技術而獲得。為了消除或者利用無線通信系統(tǒng)中的ISI，信道均衡技術包括自適應均衡或者rake接收，可
