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随着第三代移动通信系统中因特网和多媒体应用的结合,人们对宽带高速率数据传输的通信业务的需求也日益增加。由于可利用的无线频谱是有限的,要满足通信容量的需求,只有提高通信频谱的利用率。信息理论的研究表明MIMO(多输入多输出)系统可以显著提高无线信道的容量。空时编码技术就是一种利用多天线发送和接收来抵抗信道衰落并以达到MIMO信道的信息理论容量为目标的适用的信号设计方法,由于它在实现未来宽带无线通信方面的巨大潜力而成为通信界的一个研究热点。因而,为设计出理想的空时码,研究空时码的设计准则也就有了相当重要的意义。
本文在频率非选择性信道的条件下,对3G或以上系统中的空时码设计准则进行了研究。首先简要回顾了移动通信系统的发展历程,介绍了无线衰落信道的传播特性及MIMO系统的系统模型和信道容量;其次引入了空时编码技术,介绍了空时编码的系统模型和一些基本术语,并列举了一些典型的空时码解码方法;随后总结了以减小误对率的上界为目标的不同信噪比条件下空时码设计准则的推导过程,介绍了由信息理论得出的最大互信息准则,并给出了与各种设计准则相关的性能参数;最后是本文的重点,即空时码设计准则的应用。利用空时码设计准则对现有空时码的性能在不同信噪比条件下进行分析和比较是应用之一。本文计算了现有空时码的性能参数并对这些空时码进行了性能仿真,经分析和比较,发现完全可以用前面讨论过的编码准则来解释编码方法的好坏。空时码设计准则更重要的应用是设计出更好的空时码,本文基于前面分析和比较的结果,并结合这些空时码的码字结构,总结出好码的构造规律,对现有码进行改进,最终创造出新的空时分组码,经过计算其性能参数,发现新空时码比本文列出的现有空时码提供了更多的互信息,仿真结果也证实了其性能的优越性。本文最后指出空时码设计准则研究中尚需解决的问题和进一步研究的方向。