一种简单的极化—转发MIMO中继编码方式

摘要

多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output，MIMO)无线通信系统是指在发射和接收两端都配置多个天线单元来发射和接收数据。与(Single-Input Single-Output，SISO)单输入单输出无线通信系统相比，MIMO无线通信系统的优点主要是在无须增加系统资源的条件下，有效地引入新的系统资源——空间资源，从而在不增加带宽和功率的基础上，极大地提高系统信道容量，增强系统的可靠性。作为第四代移动通信系统的关键技术，MIMO已经得到了广泛而深入的研究。
　　 Arikan提出的信道极化方式提供了一种可使系统达到性能极限的编码实现途径，受此启发，可以在源—中继—目标通信系统中使用极化MIMO中继编码技术。文中提出了一种简单的极化-转发MIMO中继方式，即通过源节点极化编码和中继节点极化编码，可以提供比普通的解码转发/放大转发中继方式更为可靠的传输手段。文中还将极化MIMO中继系统分为两个对称的极化中继系统，即下行极化系统和上行极化系统，这样做将导致极化MIMO中继信道的容量差别。文中分析了四个固定天线的情况下极化MIMO中继系统的比特误码率，这是一种选择信号序列的方式，即通过利用MIMO信道的合并与分解构建编码序列来增加信道的可靠性。此极化MIMO中继系统有一个显著的递归性特征，所以包含在叠加Alamouti码和等价Jafarkhani码中的传输信息可以用较为简单的解码方式进行解码。
　　 本文的目标就是通过利用香农编码理论来改进MIMO中继信道。本文中的设计方案有效地利用极化编码序列有两个必备特性——递归编码结构和连续消除解码特性，在编码和解码中巧妙引入了信道的合并与分解方式。通过MIMO信道的合并与分解来建编码序列，从而增加数据的可靠性，是本文的一个闪光点。最后，通过仿真建立了一个系统框架用来说明比特误码率(BER)在极化编码中继系统的重要性。通过对MIMO信道进行特定的合并与分解后，节点的译码计算复杂度会大幅度降低，因此，文中提出的MIMO中继系统模型，可以大量增加天线数量，通过连续消除解码方式，在计算不太复杂的情况下使系统获得较高的容量。

目录

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摘要

符号

缩略语

第一章 绪论

1．1 MIMO技术及其发展

1．2 中继通信技术及其发展

1．3 本论文的选题和研究内容

第二章 MIMO中继通信技术

2．1 MIMO技术概述

2．2 空时编码技术

2．2．1 空时格码(STTC)

2．2．2 空时分组码(STBC)

2．3 分层空时结构(BLAST)

2．3．1 D-BLAST

2．3．2 V-BLAST

2．3．3 T-BLAST

2．4 中继通信技术

2．5 MIMO中继通信系统

2．6 本章小结

第三章 极化MIMO中继系统的构建

3．1 下行-极化MIMO中继系统

3．2 上行-极化MIMO中继系统

3．3 基于准正交空时分组码的交换极化系统

3．3．1 基于叠加Alamouti编码的极化系统

3．3．2 基于叠加Alamouti编码的交换极化系统

3．3．3 基于Jafarkhani编码的交换极化MIMO中继系统

3．4 本章小结

第四章 极化MIMO中继系统的解码算法

4．1 MIMO中继信道合并

4．2 MIMO中继信道分解

4．3 基于STBC的交换极化MIMO中继通信

4．4 去极化算法

4．5 仿真结果

4．6 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间主要研究成果