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《mimo系統(tǒng)中的空時(shí)編碼技術(shù)》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、上海交通大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的作品成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。學(xué)位論文作者簽名：日期：年月日上海交通大學(xué)學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū)本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)上海交通大學(xué)可以將本學(xué)位論文的
2、全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。保密□，在年解密后適用本授權(quán)書(shū)。本學(xué)位論文屬于不保密□。（請(qǐng)?jiān)谝陨戏娇騼?nèi)打“√”）學(xué)位論文作者簽名：指導(dǎo)教師簽名：日期：年月日日期：年月日第一章MIMO系統(tǒng)和空時(shí)編碼1．1概述隨著無(wú)線通信特別是移動(dòng)通信業(yè)務(wù)的迅速發(fā)展，人們對(duì)服務(wù)的質(zhì)量和種類(lèi)提出了更高的要求。而另一方面，可供利用的無(wú)線頻譜是一種寶貴的資源，為了在有限的通信頻譜上盡可能地滿(mǎn)足目前日益增長(zhǎng)的容量需求，如何有效地提高頻譜利用率成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。在眾多的新興技術(shù)中，多輸入多輸出（MIMO
3、，Multiple-InputMultiple-Output）得到了廣泛的關(guān)注。該技術(shù)通過(guò)增加發(fā)射端和接收端的天線數(shù)量，顯著提高了頻譜利用率。Telatar和Foschini做了大量的MIMO信道容量的理論推導(dǎo)工作，指出MIMO信道在理想傳播條件下的潛在頻譜利用率與天線數(shù)量呈線性關(guān)系?？諘r(shí)編碼（Space-TimeCoding）技術(shù)是一種達(dá)到或接近MIMO系統(tǒng)容量的極具潛力、可行性極高的新技術(shù)。該編碼在多根發(fā)射天線和各個(gè)時(shí)間周期的發(fā)射信號(hào)之間能夠產(chǎn)生空域和時(shí)域的相關(guān)性，這種空時(shí)相關(guān)性可以使接收機(jī)克服MIMO信道衰落的減少發(fā)射誤碼。對(duì)于空間未
4、編碼系統(tǒng)，空時(shí)編碼可以在不犧牲帶寬的情況下起到發(fā)射分集和功率增益作用。空時(shí)編碼在編碼結(jié)構(gòu)上有多種方法，包括空時(shí)分組碼（STBC）、空時(shí)網(wǎng)格碼（STTC）、分層空時(shí)碼（LSTC）、分組空時(shí)碼（GTSC）等等。所有這些編碼方案的核心思想是使用多徑能力來(lái)獲得較高的頻譜利用率和性能增益的目的。在已有的試驗(yàn)中，貝爾實(shí)驗(yàn)室采用的分層空時(shí)編碼技術(shù)可以獲得高達(dá)42bit/s/Hz的頻譜利用率。這與目前在蜂窩移動(dòng)系統(tǒng)和無(wú)線局域網(wǎng)系統(tǒng)中可獲得的頻譜利用率2～3bit/s/Hz相比，是一次顯著的提高。本章首先介紹MIMO信道的基本概念、模型以及數(shù)學(xué)建模方法，然后
5、較為詳盡地介紹空時(shí)編碼系統(tǒng)及其性能分析和碼字設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。這也是后續(xù)章節(jié)的理論基礎(chǔ)。1.2MIMO系統(tǒng)模型假定一個(gè)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)MIMO系統(tǒng)有Nt個(gè)發(fā)射天線、Nr個(gè)接收天線。集中于用離散時(shí)間描述的復(fù)基帶線性系統(tǒng)模型。系統(tǒng)框圖如圖1-1所示?？捎肗r×Nt的復(fù)矩陣H來(lái)描述信道。hj,i表示矩陣H的第j行、i列元素，代表從第i根發(fā)射天線到第j根接收天線之間的信道衰落系數(shù)。為了規(guī)范，假定Nr根接收天線中每一根天線的接收功率等于總的發(fā)射功率。這種假定，實(shí)際上忽略了信號(hào)傳播過(guò)程中的信號(hào)衰減和方法，包括陰影、天線增益等。于是，得到了信道矩陣H的元素的1規(guī)范限定，如
6、下式所示：Nt∑i=12h，=N,j=1,2,...,N(1.1)jitr假定接收端已知信道矩陣，但發(fā)射端不確定。那么，可以通過(guò)在接收端發(fā)射測(cè)試序列來(lái)估計(jì)信道矩陣，再通過(guò)可靠的反饋信道將估計(jì)的信道狀態(tài)信息（CSI）發(fā)送到發(fā)射端。圖1-1MIMO系統(tǒng)框圖1.22.1信道模型信道是發(fā)射端和接收端之間傳播媒介的總稱(chēng)，它是任何一個(gè)通信系統(tǒng)不可或缺的組成部分。按傳播媒介的不同，物理信道分為有線信道和無(wú)線信道兩大類(lèi)。有線信道是平穩(wěn)和可預(yù)測(cè)的，而無(wú)線信道則是隨機(jī)的，并且不易分析。本小節(jié)詳細(xì)分析了無(wú)線信道的數(shù)學(xué)模型。1.2.1.1多徑傳播與多普勒頻移在蜂窩
7、移動(dòng)無(wú)線環(huán)境中，周?chē)奈矬w（如房屋、建筑或樹(shù)木）對(duì)無(wú)線電波會(huì)起到反射的作用。這些障礙物會(huì)產(chǎn)生幅度衰減和相位延遲的反射波。如果發(fā)射一個(gè)調(diào)制信號(hào)，那么該發(fā)射信號(hào)的多個(gè)反射波就會(huì)從不同方向經(jīng)過(guò)不同傳播延遲到達(dá)接收天線。這些反射信號(hào)經(jīng)空中各處的接收機(jī)天線接收后，根據(jù)其隨機(jī)相位的不同，對(duì)接收信號(hào)會(huì)起到加強(qiáng)或者減弱的作用。這些多徑分量的和形成了一個(gè)空間變化的電磁波磁場(chǎng)。因此，移動(dòng)單元在這個(gè)多徑場(chǎng)中移動(dòng)時(shí)就可能接收到幅度和相位劇烈變化的信號(hào)。由于周?chē)矬w在無(wú)線信道中移動(dòng)，因此即使接收端靜止不動(dòng)，接收信號(hào)的幅度也可能發(fā)生變化。這種由于信道的時(shí)變多徑特性引起
8、的接收信號(hào)幅度上的波動(dòng)稱(chēng)為信號(hào)衰落。由于發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，每個(gè)多徑波的頻率都會(huì)發(fā)生一定的偏2移。這種由相對(duì)運(yùn)動(dòng)引起的接收信號(hào)的頻率偏移叫多普勒頻移。頻率偏移量與發(fā)射機(jī)
