多天線系統(tǒng)的若干新型發(fā)射與接收技術(shù)研究.pdf

1、數(shù)字通信系統(tǒng)的物理層關(guān)注的是發(fā)送節(jié)點(diǎn)到接收節(jié)點(diǎn)之間數(shù)據(jù)流的傳輸問題，如信道編碼、信號(hào)調(diào)制及解調(diào)等。為進(jìn)一步提高無線多天線系統(tǒng)的傳輸性能，本文在物理層上對(duì)發(fā)送端和接收端的若干技術(shù)環(huán)節(jié)進(jìn)行一定的改進(jìn)，具體如下：
　　1)發(fā)送端的新型信號(hào)設(shè)計(jì)：傳統(tǒng)調(diào)制方式的信號(hào)波形是通過幅度，相位或頻率，或者兩個(gè)或多個(gè)信號(hào)參數(shù)的組合的差異來攜帶一定量的數(shù)字信息。而本文引入一種新的波形差別方式一功率差異，其核心思想是往傳統(tǒng)調(diào)制方式生成的能量信號(hào)波形中的不

2、同位置按照一定映射關(guān)系插入連續(xù)零信號(hào)區(qū)間。理論計(jì)算表明，安裝有多根接收天線的接收機(jī)可以得到多個(gè)信號(hào)副本，利用信號(hào)功率之間的差異，接收機(jī)可以以很低的錯(cuò)誤概率在一段接收信號(hào)中區(qū)分出其中的受噪聲污染的能量信號(hào)和純?cè)肼曅盘?hào)?；谏鲜鼋Y(jié)果，本文針對(duì)相干SIMO系統(tǒng)和非相干MIMO系統(tǒng)，提出了多種新型空時(shí)信號(hào)的設(shè)計(jì)方案，理論分析和仿真結(jié)果都表明，新編碼方案的傳輸性能明顯優(yōu)于傳統(tǒng)方案。
　　2)接收端的信號(hào)預(yù)處理：解調(diào)前利用離散空間上的最小能量

3、小波框架數(shù)列對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理來提高信號(hào)的解調(diào)性能。本文首次給出離散信號(hào)空間上的最小能量框架的定義，并證明了它所具備的一些優(yōu)良性質(zhì)；接著利用這些性質(zhì)針對(duì)受加性高斯噪聲污染的矩形和升余弦脈沖信號(hào)展開接收信號(hào)預(yù)處理算法的相關(guān)研究。仿真結(jié)果表明，如果在接收機(jī)上增加這樣一個(gè)信號(hào)預(yù)處理環(huán)節(jié)，由于充分利用了信號(hào)的先驗(yàn)信息，預(yù)處理算法可以降低脈沖信號(hào)在信道傳輸時(shí)受到的各種不利影響，有效提高了信號(hào)解調(diào)器的輸出信噪比，獲得了較大性能增益。
　　3

4、)基于雙向傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)編碼理論研究：一個(gè)網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)可以視作是一些試圖互相通信的節(jié)點(diǎn)以及它們之間的信道組成的集合體。目前關(guān)于無線網(wǎng)絡(luò)通信的研究大部分僅考慮信息流的單向流動(dòng)，即認(rèn)為在一次通信過程中，信源節(jié)點(diǎn)集合與信宿節(jié)點(diǎn)集合之間的交集為空集。但受無線信道廣播特性的影響，這種劃分事實(shí)上會(huì)造成很大的網(wǎng)絡(luò)資源浪費(fèi)。由于下一代的移動(dòng)通信系統(tǒng)將采用新的扁平網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，因此本文引入‘網(wǎng)絡(luò)編碼’和‘協(xié)作通信’的思想，從信息流的雙向傳輸?shù)慕嵌瘸霭l(fā)，對(duì)一些基本

5、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，包括信息交換通信模型和協(xié)作中繼通信模型，開展一些基礎(chǔ)編碼理論的研究。具體包括：針對(duì)交換節(jié)點(diǎn)的多維網(wǎng)絡(luò)糾錯(cuò)碼及性能的研究、多維網(wǎng)絡(luò)線性分組碼和網(wǎng)絡(luò)卷積碼的設(shè)計(jì)、多維空時(shí)碼和雙星座空時(shí)碼的設(shè)計(jì)；針對(duì)協(xié)作中繼節(jié)點(diǎn)的二維和三維網(wǎng)絡(luò)糾錯(cuò)碼的設(shè)計(jì)、以及二維和三維網(wǎng)絡(luò)空時(shí)碼的設(shè)計(jì)。理論分析和仿真結(jié)果表明，比起傳統(tǒng)的基于單向信息流的編碼理論，新型編碼方案可以更好地利用無線信道的廣播特性和無線的網(wǎng)絡(luò)的空間資源，有效提高發(fā)射能量的利用率，從而

6、獲得更多的編碼增益。
　　在物理層上，源節(jié)點(diǎn)和中繼節(jié)點(diǎn)都需要編碼和信號(hào)處理算法，而目的節(jié)點(diǎn)則需要信號(hào)處理和解碼算法。本文把發(fā)送信號(hào)設(shè)計(jì)、接收信號(hào)的預(yù)處理、基于‘網(wǎng)絡(luò)編碼’和‘協(xié)作通信’思想的糾錯(cuò)編碼及空時(shí)編碼等技術(shù)綜合在一起進(jìn)行設(shè)計(jì)和優(yōu)化，貫穿于通信過程的始終，給無線網(wǎng)絡(luò)帶來協(xié)同的涌現(xiàn)增益。比起傳統(tǒng)信號(hào)傳輸方式，這些新技術(shù)的使用將使得無線多天線系統(tǒng)在頻譜效率、能耗、編譯碼復(fù)雜度、誤碼率性能和系統(tǒng)吞吐量等許多方面都獲得了較大的性能增