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基于空间分集的信道编码技术研究

许张生  
【摘要】: 随着现代通信技术和计算机技术的迅速发展,每天都在不断涌现新的通信业务和信息业务,同时用户对通信质量和数据传输速率的要求也在不断提高。传统的信道编码都是通过在时间域上增加冗余度来达到提高接收数据的可靠性或纠正错误的目的。近年来,随着分布式网络和多天线技术的发展,出现了大量在空间-时间两维上增加冗余度的信道编码技术,称之为空-时二维信道编码技术,或者称之为基于空间分集的信道编码技术。 本文首先从分析无线信道特点入手,简单归纳总结了近年来时间一维信道编码技术,空-时二维信道编码技术的发展历史和现状。在介绍了现代无线通信系统中得到广泛应用的几种典型一维信道编码技术做为基础知识之后,我们把注意力集中在了空-时二维信道编码技术上,分别对单天线系统中的空-时二维信道编码技术和多天线系统中的空-时二维信道编码技术进行了讨论。 在单天线系统的讨论中,我们主要研究了分布式协作通信系统。首先以基于用户协作的空-时二维信道编码技术为例,介绍了多设备协作系统中的基本概念和处理方法,然后着重介绍了基于基站之间相互协作的系统中的空-时二维信道编码技术。详细分析了在蜂窝小区结构中,使用基站协作技术对小区覆盖面积的影响。仿真了基站之间最大比合并和协作编码对小区内各区域划分的影响,得出基站之间协作编码可以大幅度提高小区覆盖面积,对相关领域的研究有一定指导意义。在此基础上,我们提出了一种基于基站之间互相协作的一种分布式Turbo编码(DTC)结构。DTC系统将编码后的比特序列通过一个空间交织器再由三个基站分别同时发送给终端用户,从而获得空间分集增益,并可实现在三个小区范围内分配信道资源。仿真结果表明,本文提出的DTC结构同现行的编码结构相比,在资源分配成功率和误码性能上均有一定的优势,同软切换技术相比,DTC结构是对资源分配成功率和误码性能的一个很好折衷。 在多天线系统的讨论中,我们首先介绍了MIMO系统中空时编码技术的三种分支:STBC,STTC,BLAST/HLST。并着重介绍了最常用的V-BLAST系统的若干主流检测方法。为了解决V-BLAST系统常用检测方法性能不足的缺点,我们提出了V-BLAST系统的两级迭代串行检测算法(TISD)。同传统的检测算法相比,它具有更优秀的检测性能,并且比已有的Duong算法有所提高。由于误码传播是限制串行检测算法性能的瓶颈,我们在TISD的基础上又提出了加窗TISD算法(Win-TISD),它可以有效地抑制误码传统,从而提高系统性能。Win-TISD算法具有比TISD算法,Duong算法以及Benjebbour算法都优越得多的检测性能。最后,考虑到误码概率随着迭代的增加不断降低,我们又提出了可变窗长的Win-TISD算法,它通过在前几次迭代中减少窗长度以抑制误码传播,在后几次迭代中增加窗长度以增加分集增益的办法,进一步提高检测性能。


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