MIMO论文MIMO通信系统中空时编码的预编码研究

MIMO论文：MIMO通信系统中空时编码的预编码研究【中文摘要】MIMO(Multiple-InputMultiple-OutPut)系统是未来宽带无线移动通信的关键技术之一,采用多天线技术来抑制信道衰落,利用MIMO技术极大的提高了系统的通信容量,在不增加带宽和天线发送功率的情况下,频谱利用率可以成倍地提高,同时也可以提高信道的可靠性,降低误码率,因此,MIMO技术受到了广泛关注。空时编码技术是达到或接近1MIMO无线信道容量的一种可行、有效地方法,它包括基于发射分集的空时编码和空间复用技术。MIMO系统存在的多址干扰和多径衰落会造成接收信号的失真、畸变,为解决这一问题需要提出有效的空时信号处理方案。信号检测技术就是从接收机端解决用户间干扰的一种有效方法。MIMO系统中的预编码技对发射信号进行预处理,可以减少接收机的复杂度,降低符号间的干扰,通过利用反馈的信道信息达到提高系统性能的。本文首介绍了MIMO系统的基本原理及其相关的衰落信道模型和分集技术,接着介绍了MIMO系统中的信号检测技术,然后介绍了空时编码技术的原理和设计准则,分析了基于发射分集技术的空时编码技术,以STBC(Space-timeBlockCode)编译码为例介绍其设计准则,并对采用不同的收发天线个数的空时分组编码方案的性能进行了仿真分析。最后着重研究了MIMO系统中空时编码的预编码技术,提出了一种带反馈的空时分组码预编码方案,研究了基于信道统计信息的线性预编码,对基于迫零(ZF)准则和最小均方误差(MMSE)准则的线性预编码设计进行了仿真比较,给出了基于成对差错概率(PEP)准则的线性预编码设计,并对采用此设计准则的空时分组编码预编码方案进行了仿真比较。仿真表明采用基于成对差错概率(PEP)准则的线性预编码设计,使得MIMO系统性能有明显的提升。【英文摘要】MIMO(Multiple-InputMultiple-OutPut)systemisoneofthekeytechnologiesinthefutureofbroadbandwirelessmobilecommunication,itusethemultipleantennatechnologytoinhibitthefading,thesystem’scommunicationcapacityimprovedgreatlybytheMIMOtechnology,spectrumefficiencycanbeincreasedexponentiallywithoutincreasingthebandwidthandantennatransmitpower,italsocanimprovethereliabilityofthechannelandreducetheerrorrate,therefore,MIMOtechnologyhasbeenfocusedinawiderange.Space-timecodingtechnologyisafeasibleandeffectivemethodtoachievethecapacityofMIMOradiochannel,whichincludesspace-timecodesandspatialmultiplexingthatbasedontransmitdiversity.ThemultipleaccessinterferenceandmultipathfadingofMIMOsystemcancausethedistortionanddistortionofsignal,weneedtocomeupwitheffectivespace-timesignalprocessingprogramtosolvethisproblem.Signaldetectiontechnologyisaneffectivemethodwhichsolvemulti-userinterferencefromthereceiverside.thePre-codingtechnologyofMIMOsystemspretreatmentthetransmitsignalstoreduceinter-symbolinterference,usethefeedbackinformationformthechanneltoimproveperformancesofthesystem.ThisarticledescribesthebasicprincipleofMIMOsystem,fadingchannelmodelsanddiversitytechniques,thenintroducesthemulti-userdetectiontechniquesinMIMOsystem,andatlastintroducedtheprinciplesanddesigncriteriaofspace-timecoding,analysistheAdvantagesanddisadvantagesbetweendifferentspace-timecoding,introducethedesigncriteriabytheexampleofSTBC(Space-timeBlockCode)decoding,andanalysistheperformanceofdifferentnumberofantennasofSTBCscheme.Finally,thesystemfocusedontheSpace-TimeCodingMIMOpre-codingtechnique,designedpre-codedschemewithfeedback,analysisthedesigncriterionofstatisticalinformationbasedontheoptimalchannelprecoding,andcomparedthesimulationresultofthenumberofMIMOspace-timepre-codingschemewithdifferentantenna.TheSimulationresultsshowthatthespace-timemultiuserdetectionalgorithmbasedonminimummeansquareerrormakingabetterperformanceofpre-codedtechnologyforspace-timecodinginaMIMOsystem.【关键词】MIMO空时编码信号检测预编码BER性能【英文关键词】MIMOspace-timecodingsignaldetectionpre-codingBER【目录】MIMO通信系统中空时编码的预编码研究摘要4-5Abstract5目录6-91绪论9-141.1引言91.2研究背景及意义9-131.2.1MIMO技术9-101.2.2MIMO系统中的空时编码技术10-121.2.3MIMO系统中的预编码技术及研究现状12-131.3本文的主要工作及内容安排13-142MIMO系统与信号检测技术14-272.1移动无线信道传播特性14-172.1.1大尺度衰落14-152.1.2小尺度衰落15-162.1.3无线衰落多径信道模型16-172.2分集合并技术17-192.2.1分集技术17-182.2.2分集合并方法18-192.3MIMO无线通信系统19-212.3.1MIMO系统信号模型19-202.3.2MIMO系统的主要特征20-212.4信号检测技术21-262.4.1信号检测技术的提出21-222.4.2迫零(ZF)检测22-232.4.3最小均方误差(MMSE)检测232.4.4非线性干扰检测器23-252.4.5仿真结果25-262.5本章小结26-273MIMO系统中的空时编码技术27-393.1空时编码模型27-293.2空时编码的设计准则293.2.1慢衰落瑞利信道的编码设计准则293.2.2快衰落瑞利信道的编码设计准则293.3空时编码的性能指标29-313.4空时网格编码31-333.4.1空时网格编码的编码方案31-323.4.2空时网格编码的译码方案323.4.3空时网格编码性能分析32-333.5空时分组编码33-383.5.1Alamouti空时分组编码方案33-353.5.2Alamouti译码35-363.5.3Almouti编码性能仿真36-383.6本章小结38-394MIMO系统中空时分组编码的预编码39-504.1MIMO空时系统中的预编码技术39-434.1.1预编码概述39-404.1.2线性预编码40-434.2空时分组码预编码方案43-444.3空时分组编码的预编码矩阵设计44-474.3.1预编码的设计准则44-454.3.2基于成对差错概率(PEP)准则的预编码矩阵设计45-474.4仿真结果及分析47-494.5本章小结49-505结论与展望50-51参考文献51-54个人简历在学期间发表的学术论文54-55致谢55