张茜[1]2014年在《D2D通信系统中网络编码与虚拟MIMO技术的应用》文中研究指明随着移动通信的发展，为了提高频谱利用率和网络容量，移动通信系统正在向网络融合的方向发展，以综合利用多种无线接入技术和多种无线通信方式。终端直通（D2D）技术是一种新型的基于蜂窝移动网络的近距离数据直接传输业务，它允许蜂窝网络中相距较近的若干个移动设备相互之间直接通信。本论文针对混合网络中多个D2D用户间通信问题进行了研究，并结合信道编码技术、空时编码技术、网络编码和虚拟MIMO等无线通信关键技术，设计了适用于D2D组间通信的传输方案。论文首先提出了一种新型的D2D通信场景——D2D组间通信，以及在该场景下使用的关键技术，介绍了虚拟MIMO接收译码算法以及不同译码算法的性能比较，正交空时分组码的实现，以及网络编码与信道编码联合设计中的不同网络编码机制。针对D2D组间通信提出了两种传输方案：基于MMSE检测的传输方案以及基于网络编码和空时编码的下行广播方案，并分析了不同传输方案的误码性能。结合不同的传输方案，将虚拟MIMO技术应用于D2D组间通信中，通过组内用户的相互协作获得分集增益，最后将LTE标准中使用的Turbo编码应用于整体传输方案中，仿真表明，信道编码的使用使系统误码性能获得了较大提升。
李勇朝[2]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。
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。在分析叁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叁种空时编码方案: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着降低;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。
喻理[4]2008年在《移动WiMAX系统物理层关键技术仿真研究》文中研究表明随着信息产业的飞速发展,通信技术和计算机技术的融合己成为必然趋势,因特网的普及加速了这两种技术的融合,使得全球通信产业呈现出移动化、宽带化、IP化的趋势。基于IEEE802.16e的移动WiMAX技术的出现正好迎合了这样的发展趋势。该技术采用OFDMA作为其物理层调制和接入方式,提供非视距(NLOS)、支持移动性的宽带无线通信,具有全IP的网络结构,并且支持多种增强型功能,如MIMO(多入多出技术)、STC(空时编码)、完善的Qos机制、支持小区间无缝切换等,在频谱使用效率上也要明显优于现有的3G和B3G技术,能够很好地适应业务宽带化和移动性的需求。因此,移动WiMAX是一种很有发展潜力的宽带无线接入技术。本文的主要内容是基于IEEE802.16e协议构建移动WiMAX系统物理层链路仿真平台,在该平台上实现完整的上下行链路通信,并针对物理层的部分算法进行详尽研究及部分改进,以达到不断提高系统性能的目的。研究重点是移动WiMAX系统信道编码算法、空时编码算法和下行同步算法。论文,首先基于IEEE802.16e协议实现了叁种信道编码方式的编码过程,并针对每种编码都提出了一种有效的可实现的译码方法;然后,详细分析了协议对空时编码的要求,并对添加空时编码的WiMAX系统结构、信道估计方法进行了研究,在此基础上对多天线系统的性能进行了仿真分析;最后,分析了下行系统同步模型及同步的过程,重点针对下行前导检测算法和小数倍频偏估计算法进行了研究,并提出了改进算法,得到一定程度优化的结果。
尹巧萍[5]2006年在《MIMO-OFDM系统中空时编码技术的研究》文中研究说明本论文主要研究下一代移动通信中的关键技术MIMO ( Multilple-input multiple-output)多输入多输出技术、OFDM技术以及空时编码,全文全面介绍了MIMO-OFDM技术,并分析了叁种空时编码,通过仿真的手段研究了空时编码与MIMO-OFDM相结合的系统的性能。本论文的主要内容包含叁个部分: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,本论文对空时信道模型和空时信号处理作了系统的分析。其次是研究了叁种主要的空时编码技术设计思想与编译码算法及其性能,首先分析了分层空时编码(LSTC)的两种构造方式,给出了它们的编码方案,并提出了相应的译码方案;然后对空时格型码(STTC)的编译码原理、特点和性能进行了全面的分析并给出了在不同衰落信道下的空时编码的设计准则;其次由于空时分组码(STBC)是最初意义上的空时码,它出发于发射分集,所以本论文从接收分集的最大比率合并开始,来证明多发射单接收天线的发射分集可以获得与单发射多接收天线相同的分集及其推广至多根天线的情况。再次是对MIMO技术和OFDM调制技术的介绍,详细分析了OFDM的基本原理,采用DFT实现的OFDM系统和循环前缀的引入及其优缺点;分析了平坦瑞利衰落的MIMO信道模型并对使用多个发射、多个接收天线的MIMO系统的信道容量进行理论推导,得到了使用MIMO系统可以达到比传统单发单收无线通信系统高得多的信道容量的结论;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;分析了空时编码技术与正交频分复用(OFDM)技术相结合的理论基础,从理论上研究了空时编码正交频分复用(STC-OFDM)通信系统的性能。最后通过仿真的手段对MIMO-OFDM系统中空时编码技术进行研究,对比分析使用不同数目发射和接收天线的MIMO-OFDM系统中使用与不使用空时编码的系统性能以及使用与不使用卷积编码和交织带来的性能变化。
祝开艳[6]2014年在《基于编码的协作通信技术研究》文中提出协作通信技术利用多用户间的协作,共享彼此的资源,从而获得一定的空间分集增益,提高了系统的有效性和可靠性。协作通信技术不仅可以应用在蜂窝移动通信网中,还可以应用于传感器网络、无线自组织网络等多种场合,因此成为近年来通信领域研究的热点。本文在深入分析国内外研究工作的基础上,针对基于编码的协作通信技术展开研究,取得的主要成果如下：以移动通信系统下行链路为系统模型,提出了一种基于Alamouti空时编码的放大转发协作传输协议。首先,推导了瑞利衰落信道下M-PSK(M-ary Phase Shift Keying)调制时该系统的误符号率及高信噪比区域的渐进表达式。该方案能获得阶数为4的分集增益,有效提高了系统的可靠性。其次,推导了信源与中继的最佳功率分配闭式表达式,使系统总功率不变时系统的误符号率最小。研究了基于数字喷泉码的单中继协作传输技术,提出了两种编码方法。针对中继协作传输的计算复杂度和传输延迟问题,提出了一种分布式数字喷泉码——DLT码(Decomposed Luby Transform codes, DLT),设计了DLT码的两层编码度分布函数,并提出了一种基于DLT码的协作通信传输协议。与现有的无码率传输相比,该方案在各链路的丢包率较大时能有效减少中继节点的复杂度和系统传输延迟。针对误符号率的差错平台问题,提出了一种新的规则变量节点度LT码编码方法,该方法省去了现有方法中对变量节点度值表的排序、查找和更新过程,降低了编码复杂度,并利用对度分布的修正改善了解码瀑布区域,最后将该编码方法应用到单中继协作通信系统,并对误符号率进行了分析。与现有方法相比,该方法能节省系统编解码时间,在有效降低误符号率差错平台的同时,减少了译码所需信源平均传输次数。为了提高多中继无码率传输的频谱效率,提出了一种基于网络编码和中继选择的多中继无码率协作传输协议。该方法先建立成功译码的中继集合,利用中继选择策略选择最佳中继参与协作,与此同时源节点发送当前消息块与下一个数据块的网络编码信息,即可同时获得分集增益和网络编码增益。此外,将准静态瑞利衰落信道等效成相应的删除信道,推导了目的端译码需要的数据包数的概率质量函数和译码所需的平均传输次数,并讨论了中继集合大小对系统性能的影响。与现有的多中继无码率传输方案相比,该方法能有效减少系统平均传输次数,从而提高系统传输效率。
钱轶群[7]2006年在《MIMO无线通信系统中的空时编码与预编码研究》文中进行了进一步梳理多输入多输出(MIMO)系统因为在容量和分集方面的卓越性能,成为未来无线通信系统的发展方向。近十年来,针对MIMO系统的通信技术,如空时编码、空间复用和空分多址,成为无线通信领域的研究热点并取得很多进展。本论文研究了MIMO系统中的差分空时编码技术、单载波频域均衡技术、多用户下行链路预编码技术以及用户调度技术。论文的主要创新点列举如下:1.提出了用发射信号矩阵的幅度分量传递多个比特以提高频谱效率的差分空时编码方案,并针对该方案推导了利用相邻的两个编码周期的接收信号的差分检测算法,以及对发射信号矩阵幅度分量的序列检测算法。针对采用QAM信息字符构造差分编码矩阵的差分空时块码,提出了一种避免信道能量估计的差分检测算法。2.针对发射天线数为偶数的系统,提出了一种降低接收机计算复杂度的差分酉空时编码方案,该方案利用Alamouti空时码的正交特性和循环群的设计构造差分空时编码矩阵,能实现最大的天线分集。同传统的采用对角信号矩阵的差分酉空时编码相比,所提方案在接收端的差分检测需要搜索的酉矩阵个数大大减少,且由于所采用的循环群中的酉矩阵的维数和个数都减少了,从而也简化了设计并提高了检测性能。3.针对存在衰落相关性的MIMO信道,提出了利用衰落相关性信息设计差分空时块码的初始化矩阵的方法,设计准则是使差分检测的平均成对错误概率的上界达到最小。最优的设计同时考虑发射端和接收端的衰落相关阵,但需要采用数值方法求解。通过忽略接收端的相关性,可以得到有闭合表达式的次优设计,其性能接近最优设计。4.针对快时变MIMO信道,利用时变信道的基扩展模型,提出了一种块差分空时编码方法。该方法利用基扩展模型中各复指数基的系数在一个块内为恒定的特性,将一个块分为多个子块并在各子块间进行差分编码。通过发射端的块交织和接收端的解块交织,信号检测不需要信道状态信息,从而避免了对快时变MIMO信道的估计。通过合理地设计差分编码的子块长度及差分编码矩阵,所提方案能同时实现最大的天线分集和Doppler分集。5.考虑针对频率选择性信道频域均衡的单载波传输,证明了线性MMSE频域均衡与时域均衡的等效性。当信道的频率响应在离散Fourier变换(DFT)的频点上有零点时,考察了块长度对单载波频域均衡性能的影响并与未编码的OFDM进行了比较。推导了带时域判决反馈的MMSE频域均衡器设计,在推导中考虑到了实际使用的反馈抽头数随块内已检测的字符数的变化。针对两路空间复用的空时块码信号,推导了接收端的频域干扰抑制和MMSE均衡算法。在此基础上,提出了根据均衡后的均方误差的大小进行排序的分层检测算法,通过利用接收分集提高了后检测的一路信号的误码率性能,并进一步提出了迭代检测算法使两路信号的误码率性能都得到了提高。6.针对采用块对角化预编码的MIMO多用户下行链路,分析了用户天线数对空间自由度及系统容量的影响,提出根据系统配置对用户天线进行选择以提高系统容量。直接最大化系统容量的最优用户天线选择算法需要很高的计算复杂度,为了降低计算复杂度,提出了两种基于等效信道
王勇[8]2009年在《基于MIMO系统的多阵元调度优化算法研究》文中认为MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)技术充分开发空间资源,利用多根天线实现多发多收,在不需要增加频谱资源和天线发送功率的情况下,可以成倍地提高信道容量,满足未来无线通信中高速数据传输的需求。以智能天线和空时编码为代表的多天线技术是目前公认的实现上述目标的最佳选择。波束形成技术源于智能天线,增强期望用户信号功率、抑制干扰用户信号是其典型的技术优势,也是SDMA(Space Division Multiple Access)能够得以实现的基础。而STBC(SpaceTime Block Code,空时分组码)则是实现MIMO分集的重要手段,能有效对抗信道的多径衰落。从发展趋势看,两者的有效联合将可以充分发挥多天线的优势,进而实现系统性能的大幅提升。也应看到,天线选择技术是最近发展起来的一种非常有效的低成本、低复杂度的多天线分集技术,具有重要的理论和实际价值,在无线通信领域正发挥着越来越重要的作用。本论文主要针对MIMO系统的发射和接收天线阵元,研究阵元优化调度方法,结合阵列信号处理,提出在不增加硬件投入情况下,经过合理天线阵元调度而提高系统性能的优化算法,并且通过理论分析与仿真实验进行验证。主要包括以下几个方面内容:1.提出一种适用于任意发射天线数的QOSTBC子阵分组发射分集方案,该方案克服传统方法中性能随波达角度(DOA)和角度扩展(AS)变化而剧烈波动的不足。其基本思想是:将发射天线平均分组,空时编码信号经各子阵的波束形成加权后定向发射;接收机利用空时编码矩阵特点进行选择接收,将接收信号分成两组,利用分组内信号的正交性进行组间干扰抑制,由于每组都是Alamouti编码,因此每组都可以获得满速率和满分集增益,将两组合并后仍可以获得满分集增益。从理论分析和计算机仿真的结果都可以看出:该方法在保持QOSTBC满速率优点的前提下,可以同时获得满空间分集增益;而且编码和译码的过程都是基于线性处理的,计算简单。2.传统MIMO系统传输信号需要有与发射(或接收)天线数量相同的射频链路,这使得MIMO系统的成本和复杂度非常高的问题。提出了发射天线和接收天线选择算法及优化设计方法。利用凸优化技术解决基于系统容量最大和译码性能最优两个准则条件下的最优解问题,并对凸优化方法进行了改进,提出了近似逼近的方法,在保持性能的同时显着降低计算复杂度。仿真结果给出了特定条件下最优天线数目;最后,针对传统天线选择算法性能损失较大,将射频链路不再分配给一个天线元素,而是分配给一个天线元素子集的线性组合,通过在接收端的天线子阵变换,使系统性能明显提升。3.研究使用相同频率、时隙和码道的同一小区多用户通信时对码间干扰和信道干扰抑制的两种算法。智能天线阵列上,通过复合加权,同时实现对系统内其他用户的干扰抑制和对期望用户的满发射分集。本文从理论上证明了复合加权等效为两个子权向量的卷积形式,而这两个权向量可以分别用来实现用户间的干扰抑制和构建STBC所需要的不相关的传输信道。第二种方法是将发射端和接收端的天线阵元进行分组,在发送端依据容量最大准则,在接收端依据信干噪比最大准则分别求出发送波束形成权和接收波束形成权,利用Alamouti编码的正交性使得多用户等效传输矩阵也保持正交性,在不需要预先知道共信道干扰的信道状态信息情况下,抑制码间干扰,同时在接收端获得更大信干噪比。理论分析和计算机仿真结果证明了这两种方法的有效性。
张国珍[9]2006年在《MIMO系统中的空时编码技术的研究》文中研究说明基于多输入输出(MIMO)的空时编码技术是实现未来带宽资源日益紧张的高速无线数据通信系统的重要技术,它结合了信道编码、调制和接收端的信号处理,能够充分利用无线通信信道中多散射体环境所造成的多径,从而提供信号的抗衰落性能。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。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。本文围绕这一热点课题展开,首先简要介绍了空时编码的发展和无线信道的特点,给出了无线信道衰落的仿真模型;研究了空时编码技术与正交频分复用(OFDM)技术的结合,分析了空时编码正交频分复用(STC-OFDM)系统在频率选择性衰落信道中的性能,在此基础上,提出了一种级联TCM一STBC—OFDM系统,仿真结果表明该结构具有良好的性能,不仅可以获得空间分集带来的分集增益,而且可以获得频率选择性衰落信道带来的分集增益。在实际的传播环境中,不同天线上的信号的衰落在空间上存在相关性,研究了瑞利相关衰落信道的空间相关性对空时编码性能的影响以及相关莱斯衰落信道下空时编码系统的性能,以期推动空时编码在无线通信系统中的实际应用。在高速移动的环境中或者当发射天线数目很多时,获得准确的信道信息比较困难。酉空时编码及酉差分空时编码(DUSTC)都不需要信道信息,着重研究了酉差分空时编码技术,简要说明了酉空时编码的信号形式及星座设计方法;分析了DUSTC的发送和接收公式,分析了DUSTC的严格PEP和SEP的联合界,给出了当SNR值在不同的范围时,DUSTC星座参数的选取准则,并进行了Rayleigh衰落信道的仿真。
王克[10]2011年在《MIMO智能天线系统中波束形成算法的研究》文中研究说明近年来，移动通信技术迅猛发展，目前研究的热点是如何克服多径衰落信道的约束来提高移动通信的信息传送速率和用户容量，其中的一个研究热点是使空间域与传统时间域、频率域、或码域相结合，充分发挥空间域在无线通信领域中巨大的潜力。多天线系统包括智能天线和多输入多输出两种系统，都通过利用空间域方位角信息来提高通信质量和扩大信道容量的。其中自适应波束形成技术是智能天线系统的关键技术，目前在雷达、声纳等军事通信领域已得到广泛的应用，其算法决定了瞬时响应速率和电路实现的复杂程度。且一般智能天线在多径效应较轻情况下，性能良好，但是在多径效应较重情况时，性能下降明显。MIMO是在天线分集技术与智能天线技术的基础上发展起来的，在某种意义上属于广义的智能天线范畴。MIMO技术在发射天线端和接收天线端均使用多个天线，从而能在不增加系统带宽的情况下成倍提高系统的数据传输速率和传输质量。而且MIMO技术在多径效应较重时，性能较好。但是在多径效应较轻时，性能急剧下降。所以如果能将智能天线与MIMO技术结合起来，可以让它们更灵活、更高效地发挥各自的优势来提高系统性能。本文的研究重点是智能天线系统的自适应波束形成技术和MIMO系统的空时编码技术，主要包括以下内容：（1）首先介绍了智能天线系统中自适应波束形成技术的基本原理，接着介绍了五种常用的接收准则，基于这些准则，然后介绍了五种典型自适应波束形成算法，并对这五种算法进行了计算机仿真。最后本文在研究了传统的线性约束最小二乘恒模（LCLSCMA）波束形成算法的基础上，提出了一种基于子空间的线性约束最小二乘恒模（LCLSCMA-SUB）波束形成算法，计算机仿真结果表明，LCLSCMA-SUB比LCLSCMA约取得了0.8dB的信噪比增益，这是因为LCLSCMA-SUB波束形成算法将权向量约束在信号子空间内，从而有效消除了噪声子空间的影响。本文提出的LCLSCMA-SUB波束形成算法能有效改善系统性能。（2）介绍了MIMO系统的基本原理，然后在Alamouti编码的基础上，介绍了叁发射天线和四发射天线的空时分组编码技术，接着介绍了MIMO系统中的波束形成原理，其中重点介绍了联合收发波束形成技术。最后对智能天线系统中的波束形成技术和MIMO系统中的波束形成技术的异同进行了比较分析，在此基础上研究分析了两者技术结合的可能性，并介绍了多种已有方案。（3）针对在频率选择性衰落信道情况下，MIMO系统的空时编码技术由于存在符号间干扰导致用户误码率性能偏高，在研究了智能天线自适应波束形成技术的基础上，本文提出了一种四发射天线的满码率，满空间分集增益的准正交空时编码与编码滤波自适应波束形成技术结合的系统模型及其算法，并对其在平坦衰落信道和频率选择性衰落信道两种不同的信道环境中与未采用编码滤波自适应波束形成算法的空时编码技术进行仿真比较，计算机仿真表明，本文建议的算法能有效改善用户在平坦衰落信道和频率选择性衰落信道中的误码率性能，具有较高的理论意义和应用价值。
参考文献：
[1]. D2D通信系统中网络编码与虚拟MIMO技术的应用[D]. 张茜. 西安电子科技大学. 2014
[2]. 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
[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]. 移动WiMAX系统物理层关键技术仿真研究[D]. 喻理. 北京邮电大学. 2008
[5]. MIMO-OFDM系统中空时编码技术的研究[D]. 尹巧萍. 东南大学. 2006
[6]. 基于编码的协作通信技术研究[D]. 祝开艳. 大连理工大学. 2014
[7]. MIMO无线通信系统中的空时编码与预编码研究[D]. 钱轶群. 东南大学. 2006
[8]. 基于MIMO系统的多阵元调度优化算法研究[D]. 王勇. 西安电子科技大学. 2009
[9]. MIMO系统中的空时编码技术的研究[D]. 张国珍. 新疆大学. 2006
[10]. MIMO智能天线系统中波束形成算法的研究[D]. 王克. 杭州电子科技大学. 2011
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