浅析发射分集与接收分集技术

浅析发射分集与接收分集技术1 概述1.1 多天线信息论简介近年来 , 多天线系统 ( 也称为 MIMO系统 ) 引起了人们很大的研究兴趣, 多天线系统原理如图 1 所示，它可以增加系统的容量 , 改进误比特率 (BER). 然而 , 获得这些增益的代价是硬件的复杂度提高, 无线系统前端复杂度、体积和价格随着天线数目的增加而增加。使用天线选择技术，就可以在获得MIMO系统优势的同时降低成本。图 1 MIMO 系统原理有两种改进无线通信的方法： 分集方法、 复用方法。 分集方法可以提高通信系统的鲁棒性，利用发送和接收天线之间的多条路径，改善系统的BER。在接收端，这种分集与 RAKE接收提供的类似。分集也可以通过使用多根发射天线来得到，但是必须面对发送时带来的相互干扰。这一类主要是空时编码技术。另外一类 MIMO 技术是空间复用， 来自于这样一个事实： 在一个具有丰富散射的环境中，接收机可以解析同时从多根天线发送的信号，因此，可以发送并行独立的数据流，使得总的系统容量随着min(,) 线性增长，其中和是接收和发送天线的数目。1.2 空时处理技术空时处理始终是通信理论界的一个活跃领域。在早期研究中， 学者们主要注重空间信号传播特性和信号处理，对空间处理的信息论本质探讨不多。上世纪九十年代中期， 由于移动通信爆炸式发展， 对于无线链路传输速率提出了越来越高的要求，传统的时频域信号设计很难满足这些需求。工业界的实际需求推动了理论界的深入探索。在MIMO技术的发展，可以将空时编码的研究分为三大方向：空间复用、空间分集与空时预编码技术，如图2所示。图2 MIMO技术的发展1.3 空间分集研究多天线分集接收是抗衰落的传统技术手段，但对于多天线发送分集， 长久以来学术界并没有统一认识。1995年Telatarp[3]首先得到了高斯信道下多天线发送系统的信道容量和差错指数函数。他假定各个通道之间的衰落是相互独立的。几乎同时， Foschini和Gans在[4] 得到了在准静态衰落信道条件下的截止信道容量(Outage Capacity)。此处的准静态是指信道衰落在一个长周期内保持不变，而周期之间的衰落相互独立，也称这种信道为块衰落信道(Block Fading)。Foschini 和Gans的工作，以及 Telatar 的工作是多天线信息论研究的开创性文献。在这些着作中，他们指出，在一定条件下，采用多个天线发送、多个天线接收 (MIMO)系统可以成倍提高系统容量， 信道容量的增长与天线数目成线性关系1.4 空时块编码(STBC) 本文我...