無線通信中天線的協(xié)作分集方法研究.pdf

1、目前，由于多媒體、寬帶Internet等高速率數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)的迅猛增加，對高數(shù)據(jù)率無線接入的需求也以相同的速率在增長。在無線通信環(huán)境中，高速通信存在著兩個嚴峻的挑戰(zhàn)。其一，由于無線頻譜資源是有限的，如何充分提高有限頻譜資源的使用效率問題擺在面前。其二，在高速通信的環(huán)境中，信道的衰落干擾問題更加嚴重，如頻率選擇性衰落和時間選擇性衰落。怎樣克服衰落的影響，提高信號的傳輸質(zhì)量，同樣是一個難題。利用傳統(tǒng)的辦法解決這些問題非常困難，因此需要尋找新的

2、途徑來提高無線通信系統(tǒng)的容量和質(zhì)量。近年來，在無線通信研究中的一個最新進展就是多輸入多輸出方法(MIMO )，即在無線通信系統(tǒng)的發(fā)射端和接收端都安裝了多個天線的信號傳輸方法。大量的研究表明一個 MIMO 系統(tǒng)可以提供多條獨立的傳輸信道，在一定條件下，系統(tǒng)的信道容量隨天線的數(shù)目線性增加，并且系統(tǒng)的差錯率也將隨天線數(shù)目指數(shù)下降，因此，MIMO技術(shù)也越來越受到國內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注。 MIMO系統(tǒng)在發(fā)送天線數(shù)或者接收天線數(shù)取為1的特殊情況時

3、就形成了接收分集或發(fā)送分集。無線通信中多徑衰落是影響信道容量和系統(tǒng)可靠性的主要原因之一，分集技術(shù)可以通過在接收端合并多個經(jīng)歷獨立衰落的信號樣本,以對抗無線信道中的衰落。因此分集是無線通信中一種對抗多徑衰落和碼間串擾的有效方法。常見的分集方式主要有時間分集、頻率分集和空間分集?？臻g分集的基本思想是利用空間上分離的多個發(fā)射信號樣本或接收信號樣本(多個不相關(guān)的信道)來對抗多徑衰落，并且可以和其他的分集方法相結(jié)合。自然會想到在無線通信中運用分集

4、的方法，但是由于無線終端尺寸上面的限制，不可能實現(xiàn)一個終端上安裝多個天線的空間分集方法。因此人們提出了協(xié)作分集這樣一種全新的實現(xiàn)空間分集的方法。協(xié)作分集中，網(wǎng)絡(luò)中的多個終端通過形成一個虛擬的天線陣以獲得空間分集增益。研究表明協(xié)作分集不僅可以獲得所預(yù)期的分集增益以提高信道容量和系統(tǒng)的性能，同時還可以和空時編碼相結(jié)合以獲得編碼增益，或者是和OFDM技術(shù)相結(jié)合，以更好的對抗頻率選擇性衰落。 本文首先說明了MIMO系統(tǒng)對于信道容量和系統(tǒng)

5、差錯性能的改進，然后介紹了天線的協(xié)作分集這一全新的實現(xiàn)空間分集的方法，并對各種不同的協(xié)作分集方法進行了比較，然后對兩種協(xié)作分集方法進行了改進。首先通過將一段相干時間分為兩個時隙，第一個時隙信號源向中繼和接收機發(fā)送信號，第二個時隙選擇一個最優(yōu)的中繼將第一個時隙接收到的加了噪聲的信號向接收機發(fā)送，信號源則繼續(xù)向接收機發(fā)送信號，對伺機分集方法進行了改進。通過理論分析和仿真結(jié)果可以看到雖然在第二個時隙信號源和中繼同時發(fā)射信號增加了接收機的復(fù)雜度