谢显中[1]2000年在《移动通信中的空时编码技术与接收机设计》文中研究表明空时处理技术能很好的结合单时间处理和单空间处理各自的特点，这是近年来信号处理领域关注的热点。由于空时处理技术的优势，移动通信系统正在采用空时处理技术来抵消系统干扰、改善处理增益、增加小区覆盖范围、减少发送功率、提高系统容量。本论文研究空时处理技术在移动通信系统应用中的空时编码技术和接收机设计问题。空时编码是指当用多天线分集发送时的信号设计技术，它是最大化传输空时分集增益的技术，由于移动通信复杂的信道特点，空时编码技术一般和信道编码技术结合在一起，从而我们所指的空时编码技术就是这种结合技术。 本论文首先讨论了空时信道、空时信号模型，综述了空时处理技术、空时编码技术的现状和前景。然后研究了神经网络在空时编码中应用、分层空时编码的译码及其性能仿真、Turbo码与空时码的结合及其性能、空时编码接收机设计、空时处理接收机设计等方面。主要贡献包括： ● 讨论空时信道、空时信号模型，给出了一种空时时变矢量信道模型及其分 类，其次系统地分析了空时信号的一般模型和离散化的空时模型。对已有 的空时处理技术成果从理论发展到实际实现两方面进行全面的总结。 ● 对空时编码技术按照作者的理解进行界定，然后讨论了空时编码的基本思 想和原理，从信息论角度分析了天线阵分集传输系统的容量，对分层空时 码（BLAST）、Trellis空时码（STCM）和分组空时码（BSTC）编译码技术、 特点、性能等进行全面分析。 ● 借助信道编码的Trellis图和神经网络的平均场退火算法，给出了一种新的 Hopfeild神经网络译码方案，其性能接近最大似然译码。同时由于其能量 函数阶仅为2，这样设计的Hopfeild神经网络结构简单，收敛速度快，容 易用数字硬件电路实现。 ● 针对对角分层空时编码方案，给出了具有线性复杂度的迫零判决反馈均衡 器分层空时接收与译码的算法，仿真结果显示了良好的性能和更高的频谱 利用率。 ● 首先讨论了Turbo码调制技术及其文献中的缺陷，然后研究了Turbo码与 空时编码中的STCM结合问题，通过仿真实验与比较，证明了基于Turbo 码的STCM系统具有性能优势，能满足室内和低移动性环境的高速无线 数据通信要求。 ● 采用群多用户检测和BSTC解码的线性检测相结合的两级检测技术设计卫 西安电子科技大学博士学位论文 出多用户的BSTC系统接收机，仿真结果证明了良好的性能，并改进了部 分文献中存在的一些问题。 ．给出了一种上行多用户空时信道模型，基于该信道模型导出了一种空时滤 波和多用户CCI、ISI消除器的空时接收机设计结构。讨论了空时接收机 中的结合DOA估计的联合信道估方法，并针对提出的接收机结构的工程 实现进行改进，最后仿真实验验证了空时接收机性能。
许晓红[2]2004年在《无线移动通信中的空时编码技术》文中认为空时编码技术是近几年来在通信领域新兴的研究方向，它主要用于解决高速无线通信下行传输问题。空时编码技术将信道编码技术与天线分集技术相结合，大幅度的增加了无线通信系统的容量，为无线传输提供了分集增益和编码增益，并且能够提供远高于传统单天线系统的频带利用率，为解决无线信道的带宽问题提供了一条新的解决途径。论文结合阵列信号处理的方法研究空时编码技术，首先阐述了空时编码的基本思想和原理，介绍了平坦衰落信道下的空时编码设计准则。接着根据接收端和发射端是否需要知道信道状态信息将空时编码分为两类，第一类空时编码需要知道信道状态信息，包括空时格型编码（STTC）、分层空时编码（LSTC）、空时分组编码（STBC），第二类空时编码不需要知道信道状态信息，包括酉空时编码（USTC）和差分空时编码（DSTC）。论文对这两类空时编码的编译码原理、特点和性能进行了分析和比较，并对其中的部分空时编码给出了具体的实例和仿真结果。针对已有空时编码存在的问题，论文提出了两种改进的空时编码——分层结构的空时分组编码和一种高速率的差分空时编码方案。最后讨论了空时编码技术与正交频率复用技术（OFDM）的结合，并将分层结构的空时分组编码与 OFDM做了结合。论文的主要工作和贡献：1. 提出了一种改进的空时编码——分层结构的空时分组编码。这种空时编码结合了分层空时编码和空时分组编码的特点，接收端进行分组干扰抑制, 用奇异值分解方法实现解码。这种改进的空时编码具有高于 STBC 的频谱利用率和码速率，并且抗衰落性能优于 BLAST。2．提出了一种新的发射分集差分检测新方法。这种方法不仅编译码简单、编码速率高，而且仍然保持了差分空时编码的发射端和接收端不需要知道信道状态信息的优点。3．将改进的空时编码——分层结构的空时分组编码和 OFDM 结合，用于频率选择性衰落信道中，提高了分集增益。
张丽娜[3]2008年在《MIMO-OFDM系统中空时编码技术的研究》文中研究表明本文主要研究4G移动通信中的关键技术:多输入多输出(MIMO)技术、正交频分复用(OFDM)技术和空时编码(STC)技术。在分析三种空时编码的基础上,通过仿真研究了空时编码与MIMO-OFDM相结合的必要性。首先,由于空时编码是利用时间和空间的结合,属于空时处理技术,本文对空时信道模型和空时信号处理作了系统的分析。其次,研究了MIMO技术和OFDM技术,详细分析了OFDM的基本原理及其优缺点;分析了MIMO信道模型并对MIMO系统容量进行推导;给出了MIMO-OFDM相结合的通信系统结构并从理论上进行了性能分析。然后,介绍当今最受关注的三种空时编码方案:分层空时码、空时格型码和空时分组码,对其编码解码的特点、原理、优缺点加以分析。空时分组码采用最大似然译码,译码复杂度相对较低。最后,将空时分组码应用于MIMO-OFDM系统中,建立了STBC-OFDM的仿真模型,研究了在多种仿真条件下MIMO-OFDM系统的性能。仿真结果表明:收发天线数相等时系统性能基本相同,系统容量随着天线数目的增加呈线性增加;接收端天线数不同时,随着接收天线数的增多,相同信噪比下系统的误比特率有显著降低;收发天线数之差不同时,系统性能的提高由收发天线数之差决定;随着调制阶数的增加,正交空时分组码的性能越来越差,但传输速率变大;在不同多普勒频移下,随着最大多普勒频移的增加,STBC-OFDM系统的性能变差。
毛磊[4]2005年在《频率和时间选择性衰落信道下的空时编码技术研究》文中认为空时编码技术作为第四代移动通信的关键技术之一,结合了信道编码和发射分集技术。在不增大发射功率和不扩展频带前提下,实现高速和可靠的数据传输,是空间资源利用技术的重要发展方向。无线通信信号在自由空间中传输时由于地形、天气以及移动端的高速移动等的影响,将导致各种选择性衰落,使得无线移动通信的质量大大降低。因此,对选择性衰落信道的空时编码技术进行深入地研究就显得非常的必要。自1996 年提出空时编码技术以来,人们围绕着平坦衰落信道下的空时编码作了大量深入的研究。但是考虑到在实际的移动通信中信号在传播中受多径扩展,多谱勒扩展等的影响,其受到的衰落不只是理想的平坦衰落。本文对无线移动通信中频率选择性衰落信道、时间选择性衰落信道的信道模型作了较深入地研究,针对其相应的衰落特性分别提出改进的空时编码方案,并与已有的编码方案作仿真对比研究。论文的主要研究工作包含以下内容:对频率选择性信道下的基于OFDM 系统的空时编码(OFDM-STBC),时间翻转空时编码(TR-STBC)和频域均衡空时编码(FDE-STBC)等三种编码方案作了详细地分析和比较,并以矩阵的形式给出了FDE-STBC 的编解码过程。对时间选择性信道下已提出的空时编码方案作了分析研究,并提出了两种新的编码结构。一种是基于双差分编码,以一组正交的扩频码作为空时码发射阵列的加权因子,它在空时分层码的基本结构之上引入一组正交扩频码,使得接收机可以充分利用发射信号的正交性,抑制来自其它天线发射的信号干扰;另一种以模糊Kalman 滤波对时变信道作跟踪估计,以得到准确的信道参数。仿真实验结果表明以上两种编码均取得很好的效果。对频率-时间双选择性信道下的现有方法作了系统总结,分析了它们误码率、编译码难度及系统复杂度等性能,并对各种不同的衰落信道下的空时编码方法作了仿真分析比较。
陈磊[5]2007年在《MIMO空间相关信道下空时编码发射方案的研究》文中提出目前,多输入多输出(MIMO)技术通过在发送/接收端同时采用多天线阵列,对多径干扰加以利用,形成分集效应,从而大大的提高了数字通信系统的系统容量和频谱利用率,其中有效手段之一就是空时编码。空时编码综合考虑分集、编码和调制,将编码技术和天线阵技术结合在一起,实现了空分多址,能够在不牺牲带宽的情况下获得较高的编码增益,进而提高了系统的抗干扰和抗噪声的能力,然而在实际的MIMO移动通信系统中,信道的空间相关性通常会使得现有的空时编码方案难以获得最佳的误码性能。本文对空时编码的系统结构、设计标准和性能指标等进行了总结分析,并在MIMO无线通信环境下通过理论分析和实验仿真,利用Matlab仿真平台构建了一整套空时编码发送、接收系统,在该系统模型下分析了现有空时编码在MIMO空间相关信道下系统的误码性能。在目前针对MIMO相关信道的空时编码研究基础上,将现有空时编码技术与功率分配技术、预编码技术结合,提出一种适应于MIMO空间相关信道的空时预编码方案。该方案在对发射信号进行空时编码后,针对信道空间相关矩阵引入预编码,而后通过在各个天线上合理分配功率,能够在保证分集增益的前提下进一步提高编码增益,以克服信道相关性带来的不利影响,使系统容量达到最大。另外,本文在信道变化较快、无法精确进行信道估计的情况下考虑引入差分空时编码方案,从ML差分检测的PEP出发设计了一种能有效克服信道相关性的差分空时编码的初始矩阵,该初始化矩阵启动差分空时编码的同时还起了特征功率分配的作用,并在得到的特征子信道之间进行功率分配。仿真结果表明,这两种方案能在不同的空间信道相关环境下提高系统容量,降低系统的误码率。
龚昌平[6]2004年在《移动通信系统BLAST空时编解码技术研究》文中研究说明基于多天线发射分集的空时编码技术是一种应用于无线通信系统的新型的编码/信号处理技术,它能在不增大发射功率和不扩展频带的前提下通过不同的机制来提高无线通信系统的容量和数据速率。空时编码技术将信道编码技术与天线分集技术相结合,大幅度的增加了无线通信系统的容量,为无线传输提供了分集增益和编码增益,并且能够提供远高于传统单天线系统的频带利用率。因此自从空时码一提出,便在全世界范围内掀起了一股旨在提高其性能的研究热潮,并很有可能被下一代移动通信系统所采用。 然而,为了在实际系统和下一代无线网络中应用它,就必须系统地了解它的工作原理,并提出更实用的编解码算法。鉴于此,我们在本文中:1首先概述了移动通信系统的发展过程,进而阐述了新一代移动通信系统的研发情况;2分析、比较了信道的时域、频域、空域的特征;3 讨论了两种发射数字多波束的形成方法,并重点介绍了数字波束形成技术;4介绍了发射分集、接收分集技术,并对与空时编码技术密切相关的发射分集技术进行了总结和归类;5以Alamouti分组码为例研究了空时分组码的编码准则和编译码方法,并将其推广到发射天线数大于2的情况;阐述了几种分层空时码的编码方法,对垂直分层空时码的下述译码方法进行了详细讨论:ML、MMSE、ZF、连续对消、定序连续对消算法。本文的仿真结果验证了本文的一些结论,同时也说明了在未来移动通信系统中采用空时码来提高无线通信系统的容量/频谱效率的可行性。
霍新整[7]2004年在《无线通信中空时编码技术的研究》文中研究指明第三代无线通信系统要求比现行蜂窝无线标准更高的通信质量和传输速率，这使得人们努力开发更有效的编码、调制和信号处理技术来提高无线通信的质量和频谱效率，空时编码技术就是一个很好的方案。空时编码技术将信道编码技术和天线分集技术相结合，在不牺牲带宽的情况下，大幅度增加了无线通信系统的容量，提高了多径衰落信道下的通信质量，对实现高速可靠的无线数据通信提供了新的解决途径。空时编码包括三种：分层空时编码、空时格型编码和空时分组编码。分层空时编码频带利用率高，但抗衰落性能差；空时格型编码性能虽好，但译码复杂度高；而空时分组编码编译码简单、易于实现并且性能较好。本文着重对空时分组编码的性能及其应用问题进行了研究，主要内容如下：(1) 深入研究了空时分组编码的简易配方译码算法，推导了接收信噪比的瞬时表达式，结合在加性白高斯噪声信道下误码率的一般表达式，推导出了瑞利衰落信道下，空时分组编码在MPSK和MQAM调制下误码率的闭式表达式，并用Matlab进行了数值仿真和性能分析。(2) 在深入研究瑞利衰落下空时分组编码信道容量的基础上，推导出了莱斯衰落下空时分组编码信道容量的数学表达式，得到了在接收天线数一定的情况下，增加发送天线数所能得到的信道容量上界。并与瑞利衰落下空时分组编码信道的容量进行了比较，其结果对空时分组编码的实际应用具有一定的指导意义。(3) 研究了空时分组编码在时间选择性衰落信道中的性能，分析了空时分组编码在时间选择性衰落信道中产生误差地板效应的原因，并提出了两种消除误差地板效应的译码合并方案。
糜雯[8]2009年在《MIMO系统线性分散编码技术研究及应用》文中研究指明随着无线通信技术的快速发展,未来无线移动通信系统要求具有更高的数据率、更高的频谱利用率、更高的通信可靠性以及较低的发送功率。而多输入多输出(MIMO)技术由于其极大的系统容量,能够支持很高的数据速率并保证系统可靠性,因而成为无线通信技术的发展趋势,并成为B3G的首选技术。空时编码技术就是在MIMO系统基础上提出并发展起来的,它不仅具有很高的频谱利用率,而且具有很强的抗多径衰落的能力,因而能保证较好的通信质量,满足高速数据通信业务要求。本文即针对空时编码技术及其应用进行了深入的研究,主要内容如下:首先,本文对MIMO系统建立了数学模型,以便于后面的分析;然后针对MIMO系统性能的两个方面:复用和分集,进行了介绍和分析,并且对相应的空时编码设计中的两个方向:最大化复用增益的分层空时码和最大化分集增益的空时分组码进行了研究;最后从复用和分集折中的角度对上述两种编码进行了对比和总结,并通过仿真验证得到的结论。其次,本文研究了空时编码中线性分散码,它对空时编码设计进行了形式上的统一和总结,因而便于对分集和复用的综合考虑。文中对这种线性分散码的提出、研究和设计做了一个详细的分析和总结,并在此基础上进行改进,通过仿真可以看到改进方案可以优化编码和系统性能。最后结合近年来逐渐兴起的协作通信系统,本文研究了线性分散码在其中的应用。为了克服用户终端尺寸和多天线配置的难题,协作通信利用网络中闲置的天线资源作为信源的中继协助转发信息,形成分布式虚拟天线阵协作传输数据,在提高通信系统可靠性的同时,具有实际的应用价值。也正是因为其与MIMO系统的相似性,可以和比较成熟的空时编码技术结合,以获得更好的系统性能。本文对此进行了研究,对其性能进行了仿真和比较,证实了两种技术的结合确实提高了系统的性能和频谱利用率。
张美杰[9]2013年在《基于OFDM的优化空时编码性能分析》文中研究指明随着移动通信的飞速发展，空中无线频谱资源显得日益紧张，提高无线频谱的利用率成为移动通信首要研究的问题。MIMO-OFDM系统是无线通信领域的重大突破，该系统传输速率快，频谱利用率高。MIMO-OFDM系统中的空时编码技术将信道编码技术和天线分集技术结合，能够改善分集增益和编码增益，有效地减弱了干扰和多径衰落。OFDM技术可以解决MIMO对抗频率选择性衰落和符号间干扰的局限性，其显著的优点是频带利用率高，抗多径衰落能力强，因此，在多径衰落信道中，为了削弱多径传播对信号传输的影响，OFDM技术成为首要选择。OFDM技术要求各子载波之间保持严格的正交性，而频率偏移直接影响各子载波之间的正交性，因此，OFDM技术对频率偏移比较敏感。空时编码技术能够弥补OFDM技术的不足，通过使用多天线技术对信息进行发射与接收，目标是获取最大分集增益，它通过增加空间分集增益减弱多径衰落的影响从而获得较高的吞吐量。本文首先对OFDM系统的基本原理进行分析，详细介绍了OFDM系统的基本原理及优缺点，以及信道估计原理。然后介绍了无线信道模型，空时编码的原理和设计，介绍其设计准则并分析性能。最后根据多径衰落信道的模型，空时编码的编译码算法，得出空时编码与MIMO-OFDM系统相结合的系统框图，通过仿真分析了空时编码在OFDM系统中的性能。根据线性扩散理论，将基于Clifford基矩阵构造的优化空时编码方案应用于OFDM-STBC系统中，运用最小均方误差算法，并通过MATLAB进行仿真，得出误码率曲线。通过理论分析与仿真，验证了优化的空时编码在OFDM-STBC系统中的可行性，具有实际应用价值。
李勇朝[10]2001年在《无线通信下行传输的空时编码技术》文中提出空时编码技术是近几年来在通信领域新兴的研究方向，它主要是设计用来解决无线通信下行传输中信号衰落的问题。空时编码技术将信道编码技术与天线分集技术相结合，大幅度的增加了无线通信系统的容量，为无线传输提供了分集增益和编码增益，并且能够提供远高于传统单天线系统的频带利用率，为解决无线信道的带宽问题提供了一条新的解决途径。 本文首先给出了空时信号模型，对各种空时处理技术进行了总结归类：详细分析比较了几种典型的空时编码（分层空时编码、空时格型码和空时分组码）的结构和性能，提出了一种改进的分层编码方法，对与空时编码技术密切相关的发射分集技术进行了总结和归类；本文还研究了空时编码与多用户检测相结合克服各种干扰的技术。 本文的主要贡献在于： 1．提出了一种改进的空时分层编码的结构和算法。基于多级检测对消理论，在发射端结合了分层空时编码和空时分组编码的特点，接收机则采用组干扰抑制的方法。改进后的结构大大降低了解码的复杂度，仿真结果证明改进的系统性能优于传统的分层空时码系统，并且接收机的复杂度大大低于空时分组码。 2．研究了多径频率选择性衰落信道下，DS-CDMA系统开环发射分集技术。提出了一种将线性多用户检测与发射分集相结合的新方法，该方法可以在克服信道衰落的同时抑制多址干扰和码间串扰。针对两种不同的扩频码分配方式，本文分别给出了盲和半盲MMSE接收机的算法。仿真结果表明，本文提出的处理方法的性能优于基于空时分组码的RAKE接收机，特别是在存在远近效应的情况下更优。
参考文献：
[1]. 移动通信中的空时编码技术与接收机设计[D]. 谢显中. 西安电子科技大学. 2000
[2]. 无线移动通信中的空时编码技术[D]. 许晓红. 西安电子科技大学. 2004
[3]. MIMO-OFDM系统中空时编码技术的研究[D]. 张丽娜. 西安科技大学. 2008
[4]. 频率和时间选择性衰落信道下的空时编码技术研究[D]. 毛磊. 西安电子科技大学. 2005
[5]. MIMO空间相关信道下空时编码发射方案的研究[D]. 陈磊. 上海交通大学. 2007
[6]. 移动通信系统BLAST空时编解码技术研究[D]. 龚昌平. 电子科技大学. 2004
[7]. 无线通信中空时编码技术的研究[D]. 霍新整. 燕山大学. 2004
[8]. MIMO系统线性分散编码技术研究及应用[D]. 糜雯. 上海交通大学. 2009
[9]. 基于OFDM的优化空时编码性能分析[D]. 张美杰. 南京邮电大学. 2013
[10]. 无线通信下行传输的空时编码技术[D]. 李勇朝. 西安电子科技大学. 2001
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