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MIMO系统中分层空时编码技术的研究

李冬梅  
【摘要】:随着社会的快速发展,人们对通信的要求也越来越高,提高通信系统的信道容量以及频谱利用率已成为通信研究人员急待解决的问题之一,因此,一些研究人员提出了多输入多输出(MIMO)系统,理论上分析可以大大提高通信系统的频谱利用率。在MIMO技术中,空间复用增益有助于提高数据传输速率,分集增益有助于提高通信的可靠性,将空间复用技术与天线分集技术结合起来,充分利用空间分集减弱多径衰落的影响,有效的提高信道容量。其中,贝尔实验室开发的VBLAST(垂直—贝尔实验室空时)系统作为MIMO技术的典型代表,是近年来的一个研究热点。分层空时技术能充分利用多径信道的特点,可以实现提高频谱利用率的新一代无线通信技术。然而,目前关于VBLAST系统检测接收算法的研究已经很多,但这些检测算法不尽人意,总是存在着这样那样的不足,因此,本文从提高MIMO技术的性能方面出发,对VBLAST系统进行了全面深入的研究分析,主要包括:首先给出了常用的MIMO系统模型,然后在发射端详细介绍了对角分层空时编码、垂直分层空时编码、水平分层空时编码技术,并对它们进行性能比较,通过对这三种编码技术优缺点的比较,在发射端信道编码后本文选择垂直分层空时编码方案进行了编码,接着对传输无线信道进行了探讨,建立了实际情况中信道的可能模型,最后深入研究了最大似然检测算法ML、最小均方误差检测算法MMSE、迫零检测算法ZF四种空时检测算法,在此基础上提出一种基于多干扰消除的检测算法,将多干扰消除算法与MMSE或ZF算法相结合得到了更好的性能改善,同时进行了仿真分析。 本文的研究工作是建立在严密的理论推导之上的,并采用现代仿真技术matlab进行系统仿真,采用了MIMO研究工作中常用的假设条件,对已有的研究算法及本文提出的改进算法进行了全面的理论性能比较,仿真结果也令人欣慰。作为一种具有强大竞争力的无线通信技术,VBLAST有着非常好的应用前景,希望本文的研究工作能够对VBLAST进行进一步深入研究有所帮助。


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