【摘 要】
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无线通信技术的迅猛发展和普及,使得人们对通信速率和通信质量的要求日益提高。MIMO技术能够节约频率资源,提高系统容量,并保证信号的质量。但由于受到自身体积,复杂度和功耗
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无线通信技术的迅猛发展和普及,使得人们对通信速率和通信质量的要求日益提高。MIMO技术能够节约频率资源,提高系统容量,并保证信号的质量。但由于受到自身体积,复杂度和功耗等客观因素限制,该技术无法满足未来无线通信中高速率业务的需求。为了克服以上难题,学者们提出了基于虚拟MIMO的协作通信。此外,自适应准正交空时分组码(A-QOSTBC)通过信道反馈,实现干扰消除,且具有线性译码复杂度,从而改善系统误码率性能。本文在译码转发(DF)协作通信系统中,基于准正交空时分组码(QOSTBC),研究了低复杂度的译码算法。同时,将A-QOSTBC与协作通信技术结合,设计了复杂度较低、性能较优的A-QOSTBC方案。首先,研究了传统准正交空时分组码的编码以及低复杂度译码,并分析了自适应准正交空时分组码的码字构造、自适应系数的计算方法,以及低复杂度译码算法。最后仿真验证了A-QOSTBC的误比特率性能优于传统QOSTBC。其次,推导了传统的线性译码和非线性译码算法,并分别进行了仿真。接着在传统译码算法基础之上进行改进,将迫零(ZF)检测算法和最小均方误差(MMSE)检测算法分别与成对(Pairwise)译码算法结合,得到ZF-Pairwise算法、MMSE-Pairwise算法。仿真证明改进的算法是性能和复杂度折中的次优译码算法,并可应用到协作通信中继系统中,得到对应的QOSTBC方案。然后,基于QOSTBC方案,在协作系统中提出了A-QOSTBC方案,并通过仿真验证自适应因子能够改善QOSTBC方案的性能。本文还仿真讨论了信号旋转对整个系统性能的影响。另外,将传统的低复杂度译码算法和改进的低复杂度译码算法都应用到A-QOSTBC方案中。改进方案具有更低的计算复杂度,而且仿真结果显示在低SNR时,基于MMSE-Pairwise译码算法的A-QOSTBC方案相比相应的QOSTBC方案可实现约1.8d B的增益。最后,为了使传输方案更加符合实际应用,并且实现全分集增益,本文考虑源节点的信息交换(IE)。针对四天线QOSTBC码字矩阵,讨论了16种信号可能出错的情况。另外,研究了在各种信号出错情况下的A-QOSTBC码字矩阵,以及码字矩阵对应的自适应因子计算和等效信道矩阵引起的干扰项消除。仿真结果表明,与不考虑信息交换的A-QOSTBC(传统的A-QOSTBC)和考虑信息交换的QOSTBC方案相比,考虑IE的A-QOSTBC方案能够实现误比特率性能的改善。
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