1、多入多出(MIMO)通信技術(shù)比單入單出(SISO)通信技術(shù)最吸引入的優(yōu)勢(shì)是能夠同時(shí)獲得復(fù)用增益和分集增益。MIMO通信系統(tǒng)能在不增加帶寬的情況下成倍地提高通信系統(tǒng)的容量和頻譜利用率，成為3G和B3G無線通信系統(tǒng)中不可或缺的關(guān)鍵技術(shù)?？諘r(shí)編碼(STC)是MIMO通信系統(tǒng)中被廣泛采用的編碼調(diào)制技術(shù)。正交空時(shí)塊編碼(OSTBC)因其簡(jiǎn)單的編解碼算法和良好的分集性能得到深入研究和廣泛應(yīng)用。因?yàn)楫?dāng)發(fā)射天線數(shù)目超過2的時(shí)候，OSTBC的編碼速率總小

2、于1。所以，空時(shí)碼家族中陸續(xù)出現(xiàn)了在分集增益和編碼效率之間平衡的編碼方案，如通用分層空時(shí)碼(GLSTC)、準(zhǔn)正交空時(shí)塊編碼(QOSTBC)等。MIMO信道中陣元接收電波的波達(dá)方向具有非全向性以及非均勻性，空間上反射體和散射體的分布具有不均勻性，造成處于不同位置陣元的接收信號(hào)具有不同程度的空間相關(guān)特性。和衰落與噪聲一樣，信道之間的空間相關(guān)會(huì)導(dǎo)致MIMO信道容量和通信性能下降。在本文中主要討論了幾類STC在衰落MIMO信道中性能優(yōu)化的算法。

3、
　　 OSTBC系統(tǒng)能夠在接收端實(shí)現(xiàn)單符號(hào)的極大似然(ML)解碼，并且可以對(duì)發(fā)射符號(hào)的實(shí)數(shù)部分和虛數(shù)部分分別進(jìn)行實(shí)數(shù)域的極大似然解碼，從而降低計(jì)算復(fù)雜度。然而，極大似然解碼算法的計(jì)算量會(huì)隨著調(diào)制階次的增加而呈指數(shù)級(jí)別增加。隨著無線通信技術(shù)的不斷發(fā)展，MIMO系統(tǒng)中使用的發(fā)射天線數(shù)目越來越多，調(diào)制階次也越來越大，極大似然解碼算法的計(jì)算量會(huì)成為制約OSTBC使用的一個(gè)重要的因素。本文提出了一種簡(jiǎn)化的OSTBC解碼算法。首先把通信系

4、統(tǒng)的接收方程寫成等效信道的表達(dá)形式，引用迫零(ZF)解碼的原理得到發(fā)射符號(hào)的估計(jì)矢量，再分別對(duì)得到的估計(jì)矢量的實(shí)數(shù)部分和虛數(shù)部分進(jìn)行球形解碼。等效信道矩陣列間的正交性使迫零解碼能夠達(dá)到極大似然解碼的性能。球形解碼算法中球半徑和可能坐標(biāo)集合的確定會(huì)增加部分額外的計(jì)算量，但隨著發(fā)射符號(hào)調(diào)制階次的增加，球形解碼算法的總計(jì)算量不會(huì)隨著調(diào)制階的增加呈指數(shù)增加。與兩種極大似然解碼算法相比，球形解碼算法節(jié)省的計(jì)算量越來越多。
　　 信道估計(jì)是

5、許多無線通信技術(shù)的基礎(chǔ)，使用訓(xùn)練序列和插值是基本的信道估計(jì)技術(shù)。通信過程中發(fā)送過多的訓(xùn)練序列降低了信道利用率，訓(xùn)練序列過少會(huì)引起信道估計(jì)誤差增大降低性能。由于使用了空時(shí)碼結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)能夠獲得分集增益而具有較低的錯(cuò)誤概率，可以把解碼后的數(shù)據(jù)還原成發(fā)射時(shí)的狀態(tài)作為訓(xùn)練序列。本文提出了一種重編碼插值信道估計(jì)方案。接收端每隔一段時(shí)間將接收到的信號(hào)重新進(jìn)行空時(shí)編碼并作為訓(xùn)練序列來估計(jì)最新的信道信息，其他時(shí)間段的信道參數(shù)通過插值算法獲得。重編碼插值信

6、道估計(jì)算法能夠更好地適應(yīng)時(shí)變的無線信道，與使用訓(xùn)練序列插值算法相比，在同等通信環(huán)境，誤碼率10-6時(shí)有1.5 dB的性能增益。并且重編碼插值算法能夠在保證性能的前提下僅僅使用非常少的訓(xùn)練序列，可以作為一項(xiàng)準(zhǔn)盲信道估計(jì)技術(shù)。
　　 GLSTC是貝爾實(shí)驗(yàn)室空時(shí)結(jié)構(gòu)(BLAST)和STC結(jié)合的一種技術(shù)。發(fā)射端把發(fā)射天線分組分別在每個(gè)組內(nèi)進(jìn)行空時(shí)編碼，在接收端使用組干擾抑制和組干擾消除算法進(jìn)行解碼。先前解碼組發(fā)生解碼錯(cuò)誤的情況下會(huì)對(duì)后續(xù)

7、的組產(chǎn)生干擾，影響后面解碼的性能。由于誤碼的分布非常復(fù)雜，很難直接得到誤碼傳播的概率分布密度，現(xiàn)有文獻(xiàn)中對(duì)誤碼傳播的影響或者忽略，或者簡(jiǎn)單認(rèn)為誤碼傳播肯定會(huì)造成之后的解碼出錯(cuò)。本文使用理論分析結(jié)合數(shù)值仿真的方法定量分析了GLSTc系統(tǒng)中誤碼傳播對(duì)總體性能和功率分配結(jié)果的影響，并在考慮誤碼傳播的影響為GLSTC系統(tǒng)構(gòu)造了一個(gè)更加準(zhǔn)確的誤符號(hào)率函數(shù)模型，在這個(gè)模型的基礎(chǔ)上使用拉格朗日乘子法得出最優(yōu)功率分配的結(jié)果。仿真結(jié)果表明考慮了誤碼傳播的

8、功率分配策略在和現(xiàn)有的幾類功率分配算法相比能夠取得一定的性能改進(jìn)，在低信噪比時(shí)候有大約1.0 dB的性能增益，并且無論在低信噪比還是高信噪比的時(shí)候所提功率分配算法的性能都是最佳。此外，根據(jù)接收端組干擾抑制和組干擾消除算法的原理，結(jié)合無線個(gè)人區(qū)域網(wǎng)(WPAN)的特點(diǎn)設(shè)計(jì)了一類多址接入技術(shù)，仿真結(jié)果顯示使用組干擾抑制和組干擾消除算法能夠滿足高速率通信的WPAN中的多址接入。
　　 QOSTBC是在STBC基礎(chǔ)上犧牲全分集增益實(shí)現(xiàn)更高

9、速率傳輸?shù)木幋a技術(shù)。本文提出一個(gè)OOSTBC和前向糾錯(cuò)(FEC)碼級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)的性能優(yōu)化算法。在接收端，先利用QOSTBC聯(lián)合檢測(cè)方案解出發(fā)射的符號(hào)，在糾錯(cuò)之后重構(gòu)發(fā)射符號(hào)并分組，實(shí)行并行干擾消除(PIC)的處理方法。經(jīng)過干擾消除之后的系統(tǒng)等效于兩個(gè)OSTBC。這時(shí)對(duì)系統(tǒng)使用一個(gè)雙正交空時(shí)塊解碼運(yùn)算重新檢測(cè)出發(fā)射的符號(hào)。在整個(gè)解碼的過程中，級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)干擾消除算法可以獲得和OSTBC一樣的全分集增益，能夠獲得QOSTBC的編碼效率，還可以獲得F

10、EC的編碼增益。仿真結(jié)果也表明，除了在信噪比非常低的情況下，級(jí)聯(lián)方案的性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于了單個(gè)OSTBC或QOSTBC結(jié)構(gòu)的性能。應(yīng)用了并行干擾消除之后的解碼算法能夠進(jìn)一步提高級(jí)聯(lián)發(fā)射方案的性能。對(duì)星座旋轉(zhuǎn)QOSTBC級(jí)聯(lián)FEC碼方案而言，干擾消除算法和完全沒有干擾時(shí)雙正交空時(shí)塊編碼結(jié)構(gòu)的性能損失小于0.5dB。并且本文提出的干擾消除算法對(duì)最低的接收端天線數(shù)目沒有要求。
　　 時(shí)變性和空間相關(guān)是MIMO無線信道的兩個(gè)特點(diǎn)，衰落和相關(guān)都

11、影響通信系統(tǒng)的性能。MIMO通信系統(tǒng)中自適應(yīng)調(diào)制編碼(AMC)技術(shù)能夠根據(jù)時(shí)變信道特征選擇發(fā)射方案提高通信性能。本文提出了一種實(shí)時(shí)、判決簡(jiǎn)單且不需要大量信息反饋的AMC方案。根據(jù)MIMO通信系統(tǒng)內(nèi)不同發(fā)射方案性能在不同的信噪比區(qū)間受空間相關(guān)的影響不同，選擇受影響較小的發(fā)射方案，達(dá)到在多變的信道環(huán)境中改善誤碼性能。之前的一些自適應(yīng)通信系統(tǒng)都需要復(fù)雜的切換判決算法計(jì)算所有可能發(fā)射方案的信道容量或者誤碼性能，并且需要大量的信息反饋，本文把發(fā)射