新型空間調制技術的設計與應用.pdf

1、隨著信息化社會的不斷發(fā)展，無線通信技術將滲透到社會的各個領域，為人們提供全方位的信息生態(tài)系統(tǒng)。為滿足下一代及未來無線通信高速率低延時等高質量的傳輸要求，需要新的通信技術以支撐其發(fā)展。基于多輸入多輸出系統(tǒng)的多天線技術在發(fā)射端和接收端分別配置多根天線，可在不增加系統(tǒng)帶寬和發(fā)射天線功率的情況下，大幅提高系統(tǒng)的信道容量和頻譜效率，給亟需解決的通信系統(tǒng)頻譜資源日益緊張的問題提供了可行性方案，成為當前及未來無線通信的關鍵技術之一。但在實際應用中，信

2、道間干擾問題、天線間同步問題以及多條射頻鏈路導致的成本增加問題都會制約多輸入多輸出通信系統(tǒng)的發(fā)展。
　　空間調制技術作為一種新型的多天線技術，將待發(fā)送的信息比特一部分映射到調制域通過符號調制進行傳輸，另一部分映射到天線域通過天線序號選擇進行傳輸，天線的空間位置將承載部分發(fā)送信息。相比傳統(tǒng)多天線技術，在空間調制技術中，每時隙有且僅有一根發(fā)射天線處于激活狀態(tài)，其余發(fā)射天線靜默，該特征可完全避免信道間干擾，且不需要發(fā)射天線間的同步定時，

3、另外，由于僅需一條射頻鏈路，也有效降低了系統(tǒng)成本。基于這些技術優(yōu)勢，空間調制技術在未來無線通信系統(tǒng)中具有良好的應用前景。本文在此情況下，開展了新型空間調制技術的設計與應用研究。具體來說，本論文研究內容與創(chuàng)新點如下:
　　1)深入研究了廣義空間調制技術的基本原理，結合網格編碼調制，提出了網格編碼廣義空間調制技術，以提高系統(tǒng)在萊斯相關信道下的魯棒性。設計了天線域的集分割映射準則，通過集分割映射，增大相關性較強的發(fā)射天線組的距離，從而在

4、萊斯相關信道下降低系統(tǒng)的誤比特率?？紤]到該技術與傳統(tǒng)廣義空間調制技術在調制域的相似性，著重研究了網格編碼廣義空間調制技術天線域的誤比特率，進行了理論性能的推導。仿真結果表明，對比傳統(tǒng)的廣義空間調制技術，網格編碼廣義空間調制技術在萊斯相關信道下具有更好的系統(tǒng)性能，對比已有的網格編碼空間調制技術，新型技術采用了更少的發(fā)射天線，有效節(jié)約了系統(tǒng)成本。
　　2)深入研究了采用PSK調制以及多圈APSK調制的差分空間調制，在此基礎上，設計了一

5、種非相干空間調制技術，通過對上一時隙發(fā)送符號的估計而非差分機制來避免系統(tǒng)對信道狀態(tài)信息需求的限制，同時可將更加通用的APSK星座圖應用于系統(tǒng)中。對該技術進行了誤碼率理論性能的推導，基于得到的理論性能，提出了達到系統(tǒng)性能最優(yōu)的多圈APSK調制星座圖算法。另外，研究了發(fā)送符號錯誤估計導致的錯誤傳播給系統(tǒng)性能帶來的影響。仿真結果驗證了理論推導的正確性，且表明與采用現有不同調制方式的方案相比，結合最優(yōu)多圈APSK星座圖的方案能夠有效地降低誤碼率

6、，給系統(tǒng)帶來性能增益。
　　3)設計了采用去噪轉發(fā)策略的雙向中繼系統(tǒng)中的差分空間調制方案和差分空移鍵控方案，對系統(tǒng)的分集增益進行了理論研究。對于系統(tǒng)，利用集合與子集的概念，著重設計了中繼節(jié)點處的物理層網絡編碼，即矩陣的多對一映射準則，以及信源節(jié)點的矩陣生成準則。仿真結果驗證了理論推導的正確性，顯示了設計的差分空間調制技術以及差分空移鍵控技術在采用去噪轉發(fā)策略的雙向中繼系統(tǒng)中具有較好的可行性，且對比傳統(tǒng)差分調制具有更低的誤比特率和更