协同分集及其在MIMO-OFDM系统中的应用

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当今,第三代移动通信(3G)己经逐渐商业化,对于下一代移动通信系统(B3G和4G)的研究也已经展开。由于人们对各种数据业务的移动接入提出更多的需求,因此支持高速多媒体数据业务成为新一代移动通信系统需要达到的主要目标。在现有的各种技术中,正交频分复用(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing,OFDM)技术,多入多出天线(Multiple-InMultiple-Out)技术和协同分集(CooperativeDiversity)技术由于其特有的优势,引起了人们极大的兴趣,并进行了广泛而深入的研究。 MIMO技术能够充分利用无线信道中的多径效应,在不增加系统带宽的情况下大幅度提高系统容量;OFDM技术则能有效的对抗无线信道中的衰落;将MIM0与OFDM技术相结合能提高系统的容量和性能,MIMO和OFDM技术已成为下一代移动通信系统中两大必备的技术。协同分集技术能够利用无线网络中的分布式天线,用户之间协同地传送信号,从而获得一定的空间分集增益,起到“虚拟MIMO”的作用。移动终端由于设备条件的限制,往往无法配置多天线。这种情况下运用协同分集可有效地获得空间分集增益;而且,即使终端具备多天线,加入协同分集也能进一步获得空间分集。因此,在移动终端只有单天线的MIMO-OFDM系统(比如两发一收的STBC-OFDM系统,SFBC-OFDM系统)中加入协同分集,将能有效地提高系统的空间分集增益,从而提高系统的性能。 本文首先介绍了MIMO-OFDM系统的基本原理,协同分集的基本原理和特点,接着给出本文的中心论点,即在MIMO-OFDM系统中加入协同分集的协同MIMO-OFDM系统。分别描述了加入一根中继天线的协同STBC-OFDM系统和协同SFBC-OFDM系统,而且讨论了运用各种协同策略的发送过程及其最佳接收机的结构。仿真结果表明,协同MIMO-OFDM系统的性能要优于单纯的MIMO-OFDM系统。然后讨论了译码前传协同分集的最佳功率分配问题,仿真结果表明,采用最佳功率分配的系统性能要优于平均功率分配的系统。再然后研究了一种简单的基于正交信号的协同分集策略。最后是本文的总结。
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