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正交空时分组码(OSTBC,Orthogonal space-time block codes)是多输入多输出(MIMO,Multiple-input Multiple-output)系统中一种可以获得满分集增益而且解码复杂度较低的编码技术。在此基础上,学者们又提出了预编码的概念,即在获取到信道状态信息(CSI,Channel state information)后进行适当的处理得到预编码,再将此预编码应用到下一帧信号的传输中。本文主要针对理想预编码、有限反馈预编码以及多用户系统的预编码做了如下研究工作:
1、在发射端已知信道相关矩阵的情况下,为了尽可能的降低接收端误码率,本文重点研究了两种迭代算法:基于Kronecker模型信道的特征波束成形算法和基于非Kronecker模型信道的快速收敛优化算法。仿真分析得出:(1)特征波束成形算法系统性能较好,以10-3为基准,该算法较非预编码时性能提高4dB左右,而且天线间相关系数越大,误码率性能越好;(2)快速收敛优化算法迭代收敛非常快,基本上一次迭代即可收敛,而且天线间相关性越强,误码率性能越稳定。
2、在接收端获得信道完全信息的情况下,为了有效控制反馈速率,本文主要研究了天线选择算法和三种码本设计算法:DFT矩阵构建、Grassmannian子空间装箱和Lloyd矢量量化。仿真分析得出:(1)天线选择算法复杂度较低,实现简单,但是相同反馈速率的情况下,天线选择算法的误码率性能最差;(2)三种码本算法误码率性能差距极小,但是由于Lloyd算法可以对任何结果继续进行迭代优化,所以其性能最优,Crrassmannian性能居中,DFT矩阵最差;(3)同后两种码本算法相比,DFT矩阵复杂度很低,实现起来比较简单,适合于实际应用。
3、多用户系统中,在发送端已知信道完全信息的情况下,为了消除或减少多用户间信号干扰以及尽可能的降低接收端误码率,主要研究了三种预编码算法:BD(BlockDiagram)、最大化信泄噪比(Max-SLNR)和THP(Tomlinson-Harashima)。仿真分析得出:a、BD算法由于没有考虑发送功率和噪声的影响,误码率性能在三者中最差;b、Max-SLNR算法和THP算法的误码率性能较优,其中Max-SLNR充分考虑噪声的影响,THP有效的控制了发送功率,在低信噪比下,Max-SLNR性能较好,当信噪比逐渐升高,噪声影响慢慢变小时,THP算法性能渐渐体现出了其优越性。