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近年来,基于多天线技术的多输入多输出(Multiple Input Multiple Output简称MIMO)系统,受到了广泛地关注。其中,空时编码技术是一种充分获得MIMO系统容量,提高通信质量的关键技术。它采用多个发送天线和接收天线传送信息,可以在不牺牲带宽和不增加发射功率的情况下成倍地提高信道容量,有效改善误码性能。在无线信道中,多径衰落和时变性使得信道中的突发错误比较突出。为了更加有效地对抗干扰、噪声和衰落,进一步获取接近Shannon极限的系统容量,空时编码还常常依赖于信道编码技术。将空时编码技术与信道编码相结合,进行级联编码设计,使得MIMO系统能够同时获取较大的编码增益和分集增益,提高系统的纠错能力,改善系统的性能。因此,将信道编码与空时编码相结合亦成为当今热门研究的技术。
本文首先概述了MIMO系统,分析了无线通信信道的特性。接着详细介绍了STBC和STTC的基本原理及系统实现,设计了编码和译码方案,并用仿真平台搭建系统模型,进行性能分析。在此基础上,进一步详细研究了信道码与空时分组码级联的编码方案。考虑到快衰落信道和准静态信道两种情形,讨论了系统码字成对差错概率,得出结论:当信道是分组衰落时,外部信道码的存在同时提供编码和分集增益,当信道偏向快衰落时,提供更多的分集增益;当信道偏向慢衰落时,提供更多的编码增益。考虑到现实无线通信系统(如城市微蜂窝、卫星移动通信等)中,由于信源和信宿之间必然通过可视路径传播信号,信号的直射波分量不可忽略。此时,Rician衰落信道较Rayleigh衰落信道更加接近于实际环境。因此,仿真时着重于Rician衰落信道下卷积码与OSTBC级联编码方案。通过级联,卷积码可以使Rician衰落信道下OSTBC获得更优的系统性能。