MIMO技術及其在WLAN中的應用.pdf

1、多輸入多輸出(MIMO)技術是新一代無線通信系統(tǒng)的關鍵技術之一，它既可以增加傳輸?shù)目煽啃?，也可以增加傳輸?shù)乃俾省１疚牡难芯烤蛧@MIMO的理論和應用展開，具體內(nèi)容包括發(fā)射分集技術中的空時碼設計準則與方法，空間復用及其與發(fā)射分集相結合時的編譯碼問題，最后從吞吐量的角度研究了這些技術在WLAN系統(tǒng)中的應用。 本文的主要研究成果總結如下： 首先研究了空時格碼(sTTC)跡設計準則的改進問題。本文指出跡準則的核心思想雖然是正確的

2、，但給出的成對錯誤概率上界不合理，好碼的設計方法也有不足。于是文中重新推導了成對錯誤概率上界，給出了分別適用于慢、快衰落的兩個新的上界-特征值和方/方和比、以及平方距離和方/方和比。文中對好碼的設計方法也做了改進，并且找到了一些性能更好的新碼。文中還根據(jù)同一個碼的特征值和方/方和比分布與平方距離和方/方和比分布的不同，解釋了同一個碼快慢衰落下存在性能差異的原因。另外還利用跡在快慢衰落下均為碼性能主要決定因素的特點，將其用于設計在快慢衰落

3、下均要求有良好性能的智貪碼(smarl-greedy code)，并據(jù)此找到了一些性能更好的智貪碼。 其次，本文將原平坦衰落下的跡準則推廣到頻率選擇性衰落信道。這部分的工作包括兩點：一是證明了無論慢衰落還是快衰落，跡準則的核心思想在頻率選擇性衰落下都仍然成立。二是通過對S1vrC與空頻格碼(SFTC)內(nèi)在聯(lián)系的理論分析，表明跡準則意義下好的STTC被用作SF‘TC時亦為好碼，同時跡分布的改進思路對于SFTC也仍然適用。在無正交頻

4、分復用(OFDM)子載波間交織時，徑間時延的增加可顯著提高SFTC的性能，但在有交織時對碼性能幾乎沒有提高。而對于OFDM子載波間交織，在徑間時延較小時可顯著提高碼性能，但在時延較大時卻會略微降低碼性能。另外和STTC一樣，增加SFTC的狀態(tài)數(shù)可顯著提高碼性能。 再次，本文研究了基于跡準則的超正交空時格碼(SOSTTC)的手工設計問題。在這一部分，本文指出了采用秩一行列式準則進行SOSTTC手工設計的劣勢，以及用跡準則進行手工設

5、計的優(yōu)勢。研究了基于跡準則的SOSTTC手工設計中各要素的優(yōu)化方法，特別是針對不同網(wǎng)格形狀詳細的給出了網(wǎng)格中信號、空時分組碼(STBC)編碼方式的手工分配方法。通過借鑒網(wǎng)格編碼調(diào)制(TCM)中的星座擴展的思想，本文還設計出了一些性能更優(yōu)的SOSTTC碼。最后通過仿真證實了基于跡準則設計的SOSTTC在快衰落下也很好的性能，并指出了SOSTTC譯碼中容易出現(xiàn)的兩種錯誤。 接下來，本文研究了貝爾實驗室分層空時結構(BLAST)及其與

6、發(fā)射分集相結合的系統(tǒng)中的編譯碼問題。首先提出了一種改進的組干擾抑制算法-OGIS，該算法通過排序決定組的檢測順序，改善了誤比特性能。其次，提出了一種基于OGIS的改進的垂直BLAST(V-BIAST)檢測算法，當發(fā)射天線數(shù)較少時，該方法以可接受的復雜度改善了誤比特性能。再次，針對STBC+V-BLAST混合系統(tǒng)，提出了一種簡化的最大似然譯碼算法。針對STTC+V-BLAST混合系統(tǒng)，提出了兩種準最大似然譯碼的算法。這兩種算法相比于最大似

7、然算法均大大降低了計算復雜度，相比于傳統(tǒng)算法則誤比特性能明顯提高。文中還對STBC+V-BLAST與STTC+V-BLAST兩種混合系統(tǒng)進行了比較，認為前者不僅在計算量上小于后者，而且在誤比特性能上也略有優(yōu)勢。最后給出了應用于純BLAST的5種糾錯編譯碼方案，以及應用于復用一分集混合系統(tǒng)的10種糾錯編譯碼方案，比較了每一種方案的優(yōu)缺點，并進行了性能的仿真比較。得到的結論是多級譯碼作為次優(yōu)譯碼，其譯碼的具體方法對性能影響很大，沒有哪一種編

8、碼方式具有絕對的優(yōu)勢，系統(tǒng)設計時必需將發(fā)射端編碼方案和接收端的譯碼方案結合起來考慮。最后，本文研究了MIMO技術在實際的OFDM WLAN系統(tǒng)中的應用問題。這一部分首先指出吞吐量是衡量wLAN系統(tǒng)的合理指標。其次研究了信道對MIMO性能的影響，結果是多徑時延的大小對于發(fā)射分集和空間復用兩類技術有著不同的影響，天線相關性的增加對兩類技術都會造成性能的下降。本文還提出了多種應用于OFDM WLAN的MIMO技術方案，并在文末對其性能進行了比