1、统容量。到了九十年代后期，提出了系统，也即无线通信系统。在的标准里，有两个主要的竞争对手和。在这场较量中取得了更大的成绩，因此到目前为止，成为最成功的商用标准。的竞争和商用就想场漫长马拉松，最终将走向商用化。但人们为了寻找性价比更好的网络，人们已将目光投向后三代无线通信系统，也就是第四代无线通信系统。近两年来，随着开始逐步商用化，各国对的研究进入实质阶段，除了围绕业务，市场和频谱外，对技术的研究越来越多，也越来越具体。技术的研究系统即发送端和接收端采用多天线的系统，起源于天线分集和智能天线技术，它是多入单出和单入多出的结合，具有两者的特性。系统在发端与收端均采用多天线单元，运用先进的无线传输与信号处理技术，利用无线信道的多径传播，建立空间并行传输通道，在不增加带宽与发射功率的情况下，大大的提高通信的质量与速率，达到现代通信领域上的突破。系统中的多天线能够同时提供分集增益与复用增益，空时编码技术是抗信道衰落和提高系统容量的种新的编码方法，现有的空时编码方法有空间分集技术和空间复用技术。空间分集技术，可以对抗信道衰落，提高无线链路的可靠性，并且联合应用多维天线分集与时间分集，获得更好的分集效果，现有的空间分集技术为空时分组码和空时网格码。空间复用技术，无线信道的多径传播增加了系统可用的自由度，若各对收发天线路径的衰落，则空间矩阵信道创立了多个并行的空间传输通道，利用并行通道传输的信息流，从而提高系统的数据速率。其中垂直分层空时结构是最典型的利用多发射和多接收天线提高系统容量的典范。此系统将高速信源数据流按照发送天线数目串并变换为若干数据流，地进行调制和映射到相应的发送天线上，接收端接收机按照定的译码算法将多路子数据流分离。分层空时结构中，各天线发送不同的信息流从而没有发射分集，。
2、内同时通过根发射天线发射出去。可以看出，空时编码器每次提取个调制符号作为输入，输出个空时码符号，通过根发射天线发射空时码符号所需的传输周期是。空时分组码的速率定义为编码器在输入时提取的符号数与发送其空时码符号所需传输周期的比值，定义为空时分组码的频谱利用率为η编码原理可以将编码器用的编码矩阵来表示，是个调制符号和其共轭的线性组合，其第行第列元素表示第根发送天线在第时刻发射的信号。的第行为个传输周期内从第根发射天线连续发射的符号，而第列表示时刻同时通过根发射天线发射的符号，可以看作时刻发射的个空时符号，基于正交结构设计，满足条件其中，为常量，表示的转置，为维单位矩阵。首先通过个简单的天线系统的例子来讨论空组分组码的具体编码过程，其空时分组码编码矩阵用表示为经过空时分组编码后，发射天线在时刻发送信号，发送天线发送信号在时刻，发射天线发送。不考虑发射信号功率，将其归化，经过信道传输后，接收端接收到的信号为ηη其中，为接收天线在时刻收到的信号，为接收天线在时刻收到的信号，和分别表示发射天线和发射天线与接收天线之间的信道脉冲响应，η和η为分别表示时刻和时刻上加性高斯白噪声的取样。方案的独特之处在于它是唯具有复传输矩阵并实现全速率的空时分组码。在发射天线数大于时，码字的设计目标就是以较低的译码复杂度构造高速率复编码矩阵实现完全分集。另外，其传输周期值应尽可能最小化，使译码延迟最小。译码原理假设发送天线数的编码矩阵用表示，其第列为其他列均为具有不同符号的第列的所有排列。ε表示从第列到第列的符号排列。第列中符号用表示。采用最大似然译码器，构造判决统计特性为其中，η为传输矩阵中出现的列组合最大似然矩阵可以表示为等效于使联合判决量最小由于的值仅仅依赖于码符号，因此对于给定接收信号信道响应和正交。
3、下式所描述的信道是等价的矩阵的非零特征值的数量等于矩阵的秩，用表示。对矩阵，秩的最大值为即至多有个奇异值是非零的。用表示的奇异值。将代入式得由上式可以看出，接收元素，并不依赖于发送信号，即信道增益是零。另方面，接收元素，仅仅取决于发送元素。因此，通过所得到的等效信道是由路去耦平行子信道组成的，信道容量可由子信道容量直接相加。假设在等效信道中，每根天线的发射功率为，运用香农容量公式可以估算出总的信道容量为其中，是每个子信道带宽是在第个子信道中接收的功率，由下式给出因此信道容量可以写成由特征值和特征向量的关系可得其中，为魏莎特矩阵，为矩阵的特征值，为对应的特征向量。由矩阵的相关知识我们可以得到用替换上式中的，得到代入得容量公式由于实际中信道系数是随机变量，所以上式表示的是瞬时容量交互信息量。当信道矩阵各态历经时，可以通过对所有信道系数的实现取平均得到平均信道容量。分层空时编码分层空时编码能够获得更大的信道容量。突出特点是，可以在同空间范围内通过维处理方法处理多维信号。这种方法依赖于接收机具有高效的信号处理技术。个信息流通过根发送天线在相同频率范围内发送，接收机采用≧根天线来分离发送信号。分离包括干扰抑制和干扰抵消的联合过程。是目前已知的唯种可以使频带利用率随着发射天线数目线性增加的编码方式。因此，它是实现未来无线通信高速数据传输比较有前途的解决方案之，具有非常广泛的前景。分层空时编码的典型形式是系统，下面介绍的系统结构以及根据不同编码方式的具体分类，包括和。的系统结构系统，如同在原有频段上建立了多个互不干扰，并行的子信道，并利用先进的多用户检测技术，同时准确高效地传送用户数据，其结果是极大提高系统的容量。系统在发射端和接收端都使用多个天线，在散射非常丰富的环境中，每对发射天线和。
4、编码矩阵的结构而言，使联合判决度量最小可以等效于使得每个判决度量最小这个算法通过对每个传输信号各自的译码，大大简化了联合译码，根据正交性，理想传输信号的判决统计于，≠。每个信号的线性度量都基于对其判决统计的线性处理。参考文献总结典型的空时编码技术可分为两类空间复用与空间分集。数据传输速率空间的典型方案是系统，空间的典型方案是系统。本论文先介绍了系统的结构和容量，再介绍了，主要是系统。最后推导了的结构和编码译码原理。空时编码技术中还有系统，和技术在各自的领域中发挥了巨大的作用，如今将两者相结合并应用到未来移动通信中，正成为无线通信研究的个热点。由于时间仓促和能力有限，本次论文不能对技术进行介绍，较为遗憾，只能有待以后再进行研究。最后，此次毕业设计的完成需要感谢指导老师的重要帮助，在此表示万分感谢。摘要多输入多输出技术已经是在移动通信领域内占有重要地位，此技术能够大大提高系统容量，而且能在不增加带宽的情况下提高频谱的利用率，是下代移动通信的关键技术。空时编码技术是项新的能够很好的抑制信道衰落和噪声，从而获得巨大容量。多输入多输出技术结合空时编码技术推动通信技术新的发展。关键词多输入多输出技术空时编码技术引言移动通信的发展过去二十年无线通信系统的飞速发展大大提高了人们的工作效率和生活质量，而人们对无线通信服务要求的增长也将推动着未来通信行业的发展。目前为止，移动通信系统的发展已经历了三个阶段，即第代，第二代，第三代移动通信系统。第代系统始于二十世纪七十年代，主要有美国的，英国的，北欧的等。第代系统基于模拟技术，存在频率利用率低，系统容量小等缺点。到了二十世纪九十年代中期，以欧洲的和美国的为代表的第二代无线通信系统，采用数字调制技术，分别使用和技术，显著改善了通话质量，大大增加了系。
5、提高系统性能。在最极端的情况下，每个符号都由所有发射天线进行发射，此时获得了最大冗余度，实现了最大程度的空间分集，但没有增加数据传输速率。在这些系统中，等于发射天线数目的编码符号被同时产生和发送，这些符号由空时编码器使用合适的信号处理和接收机的解码处理产生，得到分集增益和编码增益。下图即是简单结构图空时网格码由,和首次提出，将信道编码结合符号映射到发送天线，可以获得与最大比合并接收相同的分集增益和大量的编码增益。在准静态平坦衰落信道下，获得全分集合编码增益，在其他信道环境下也有良好的性能。但其译码复杂度随着分集增益和频谱率指数增长，即使对于较小的分集增益和频谱利用率，相应的译码度也很大，这在很大程度上限制了它的应用。在年，提出了种简单可行的发射分集技术空时编码，并从理论上证明了按照这种方法适合于任意根发射天线的空时码。等人受到的启发，利用正交原理设计了空时分组码。虽然性能不如空时网格码，且些时候无法达到满速率发射，但它还是由于简单的编译码结构和接受范围内的性能，得到了广泛的研究和应用，并且被纳入了候选标准。目前是研究的热点，已有很多文献将与其他技术相结合，提高系统性能。下章将对的编码原理和译码原理进行详细介绍。的系统性能分析空时分组码是系统空间分集技术的典型代表方案，通过简单的最大似然译码算法实现充分的分集增益。由于可以采用频域分集和优良的性能被认为是多载波三种方案中最具前景的方案，也是未来移动通信系统最具竞争力的方案之。本章也将着重介绍结构和编码译码原理。系统结构系统发射结构如图所示。假设采用进制调制方式，信号星座由个点组成。在每次编码操作中，将个信号比特通过信号星座图映射为个调制符号用空时分组编码器对这个调制符号进行编码，生成个长度为的并行符号序列。这些序列在个时间周期。
6、如图所示图单径情况下无线通信系统结构如图所示，各对天线间的子信道可以等效成个服从瑞利衰落的子信道。考虑天线配置的信道，其基带接收信号可以表示为其中,为时刻接收信号矢量,为发送信号矢量,是加性噪声矢量，是维的信道衰落系数矩阵。其中，是第根发射天线到第根接收天线间的复信道系数，采用不同的随机分布时产生不同的信道统计模型。本文的研究基于瑞利衰落信道模型，且为平坦衰落信道。多径信道可采用抽头延时线模型作为其等效的离散时间信道模型，多径信道下接收信号可表示为其中，为第径道衰落矩阵。系统容量系统容量定义为在保证误码率任意小的条件下的最大发射速率。假设信道矩阵在发射端未知，在接收端已知。单径情况下对矩阵进行奇异值分解其中，为非负对角矩阵，和分别是的酉矩阵。的对角元素是矩阵的特征值的非负平方根。把代入得引入下列变换仍为高斯噪声向量。这样，前面讨论的信道与下式所描述的信道是等价的矩阵的非零特征值的数量等于矩阵的秩，用表示。对矩阵，秩的最大值为即至多有个奇异值是非零的。用表示的奇异值。将代入式得由上式可以看出，接收元素，并不依赖于发送信号，即信道增益是零。另方面，接收元素，仅仅取决于发送元素。因此，通过所得到的等效信道是由路去耦平行子信道组成的，信道容量可由子信道容量直接相加。假设在等效信道中，每根天线的发射功率为，运用香农容量公式可以估算出总的信道容量为其中，是每个子信道带宽是在第个子信道中接收的功率，由下式给出因此信道容量可以写成由特征值和特征向量的关系可得其中，为魏莎特矩阵，为矩阵的特征值，为对应的特征向量。由矩阵的相关知识我们可以得到用替换上式中的，得到代入得容量公式由于实际中信道系数是随机变量，所以上式表示的是瞬时容量交互信息量。当信道矩阵各态历经时，可以通过对所有信道系数的实现取平。
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毕业论文：多输入多输出（MIMO）技术