基于MIMO-OFDM系统的SFBC方法的研究

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对频谱资源的高效利用一直是无线通信技术发展的源动力。随着用户需求的不断增加,移动通信系统在覆盖范围、系统容量、业务动态性等方面的矛盾不断增加,突出表现在频谱资源严重不足。因此,如何充分开发利用有限的频谱资源,提高频谱利用率,成为当今无线通信技术研究的热点之一。在提高频谱利用率的同时,保证传输的可靠性也是一个重要的问题。多径引起的衰落是影响可靠传输的主要因素。由于发送接收的通信双方间存在各种障碍物,造成传输信号的多径传播,从而引起信道增益的随机衰落。然而,现在这个不利因素也为提高系统的容量和可靠性提供了一个机会。通过在通信双方分别使用多根天线,丰富的散射通道可以被利用在同一无线电频段创建多路并行连接。这就是多输入多输出(Multiple Input Multiple Output,MIMO)技术。早期的MIMO编码技术为空时编码,主要应用在平坦衰落信道的情况下。其通过采用复用结构的形式可以增加数据的传输速率,采用分集结构的形式可以提高数据传输的可靠性。然而若将MIMO空时编码技术应用于宽带无线通信时,这种平坦性将不复存在,而是变成频率选择性衰落,这种由多路径时延扩展造成的后果是引起接收信号的符号间干扰。正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM)技术作为一种调制技术,可以有效地抵抗频率选择性衰落,其主要思想就是将现有信道划分成一系列平坦的子信道,各子信道之间具有正交的关系,用不同的并行传输的子载波对各个子信道进行调制。因此,结合MIMO和OFDM技术的MIMO-OFDM技术具有较高的频谱利用率和抗干扰的突出优势。为了有效地利用MIMO多天线(空间域)和OFDM子载波(频域)可以带来的分集效果,衍生出了在不同发送天线与OFDM子载波之间进行编码的空频分组编码(SpaceFrequency Block Coding,SFBC)。本文在传统空频分组编码的基础上提出了一种结合相位分集的空频编码方法,在不增加带宽的情况下可以获得发射天线数所决定的发射分集效果。首先,联合子载波分组算法,依据相关带宽与独立子载波的关系,将子载波分为各组,并在大于相关带宽的子载波上,即近似独立的子载波上进行编码,可以有效地获得频率分集增益,同时分组有利于降低编解码的复杂度。其次,结合相位分集进一步降低子载波的相关性,同时使得编码效率与发送天线数无关。经仿真验证,本文提出的编码方法与传统空频编码方案,以及单独采用相位分集空频编码方案相比,具有良好的误码性能,达到了预期的效果。
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