摘 要

多输入多输出和正交频分复用技术可以帮助我们解决多径衰落问题。所以我们可以利用这些技术来改善我们的通信系统，使它的利用效率更大化，使我们受益更多。首先，OFDM可以通过S/P、加入导频，循环前缀等等技术，进而将频率选择性衰落信道变换为平坦信道，这样我们可以降低了多径衰落的影响，使我们的信号失真率更低，通信质量更好。而MIMO技术能够形成自己独立的传输信道，并在每个独立信道上同时传输许多路信号流，所以我们可以在不提高整体带宽的情况下，有效的增加了系统的信号传输速率。这样，只要我们将多输入多输出和正交频分复用技术用到我们构建的通信系统中去，这样做有两个好处：一种是系统可以得到很高的数据传输速率，另一种是通过分集技术，即接收分集和发射分集，系统可以实现很高的可靠性。

当我们使用单天线传输数据时，天线上的信号传输会受到其他用户信号的干扰，为了避免或者是减少这种情况，我们采用天线子阵技术，即一个阵列中有多根天线，这些天线距离近，所以会产生波束赋形，这波束会集中指向特定的接收方，可以防止空间带以外的其他用户的干扰，形成空间滤波的效果。但是波束经过衰落信道，如果衰落过大，也起不到最终的效果。所以我们使用多个子阵，如果第一个子阵的波束衰落过于严重，第二个可能衰落就没那么强。这样就尽可能的减少信号干扰，增强可靠性。

而空时码是一种二维码。空时编码技术是通过在一个空时二维的信号空间，对复数符号进行编码以获取编码增益和分集增益，并支持MIMO传输的技术。本文将空时编码和智能天线MIMO-OFDM系统相结合，用于抵抗信道衰落，提高频谱利用率，这项举措对移动通信系统有重大意义。

关键词： OFDM， MIMO，空时分组码，分集技术

Abstract

Multi-input multiple-output and orthogonal frequency division multiplexing technologies can help us solve multi-path fading problems. So we can use these technologies to improve our communication system, make it more efficient, and benefit us more. First of all, OFDM can use S/P, adding pilots, cyclic prefixes, etc.to transform frequency-selective fading channels into flat channels, so that we can reduce the impact of multipath fading and make our signal distortion lower.better communication quality. MIMO technology can form its own independent transmission channel and transmit many signal streams at the same time on each independent channel. Therefore, we can effectively increase the signal transmission rate of the system without increasing the overall bandwidth. In this way,as long as we use multiple-input multiple-output and orthogonal frequency-division multiplexing technologies in the communication system we build, this has two advantages: one is that the system can obtain high data transmission rates, and the other Through diversity techniques, namely receive diversity and transmit diversity, the system can achieve high reliability.

When we use a single antenna to transmit data, the signal transmission on the antenna will be interfered with by other user signals. To avoid or reduce this situation, we use the antenna subarray technology, which means that there are multiple antennas in an array. In the near future, beamforming will occur. This beam will be focused on a specific receiver, which can prevent interference from other users outside the spatial band and form a spatial filtering effect. However, if the beam passes through the fading channel, if the fading is too large, the final effect will not be achieved. So we use multiple sub-arrays. If the first sub-array's beam fades too much, the second may not be as strong. This minimizes signal interference and enhances reliability.

The space-time code is a two-dimensional code. Space-time coding technology is a technology that encodes complex symbols in a space-time two-dimensional signal space to obtain coding gain and diversity gain, and supports MIMO transmission. This paper combines space-time coding and smart antenna MIMO-OFDM systems to combat channel fading and improve spectrum utilization. This move has significant implications for mobile communication systems.

Key Words: OFDM, MIMO, space-time block code, diversity technology

目 录

第1章 绪论 1

1.1 研究背景及意义 1

1.2 国内外研究现状 1

1.3 研究内容、目标、拟采用的技术方案及措施 2

第2章 空时编码与MIMO-OFDM系统 3

2.1 双智能天线子阵 3

2.1.1 天线子阵原理 3

2.1.2 智能天线子阵的意义 4

2.2 空时编码STC 5

2.2.2 空时分组码原理 5

2.3 MIMO-OFDM系统 6

2.3.1 MIMO系统 6

2.3.2 OFDM系统 8

2.3.3 LS信道估计算法 11

第3章 空时编码MIMO系统仿真分析 12

3.1 OFDM-MIMO系统的构建 12

3.2 代码部分说明 13

3.2.1系统构建 13

3.2.2 瑞利衰落信道 15

3.2.3 16QAM星座图映射 16

3.2.4 空时编码解码 17

3.2.5 信道估计 18

3.3 系统的误码率和信噪比分析 18

第4章 总结与展望 21

参考文献 22

致 谢 23

第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

这些年来，第三代蜂窝移动通信中已经存在多媒体数据和无线因特网服务，随着通信网络的迅猛发展，现代通信的传输速率越来越无法满足人们的要求，在这个信息爆炸的年代，信息每天都再产生，都需要传输，都需要存储，我们迫切的需要更高的信息传输速率，需要提出更加先进的技术来解决这个问题。众所周知，这个世界上的频谱资源不是无限的，但是我们需要用有限的资源来做无限的事情，所以我们开发的技术形成的系统必须拥有极高的频谱利用率。于是智能天线技术应运而生，它是移动通信领域取得的重大突破之一。它可以在不提高系统带宽的情况下，增加信号覆盖面积，提高无线电穿透建筑物等阻碍物的能力，从而增加增益。

我们都知道信号通过天线以电磁波形式传输时，因为天线产生的波束很宽，所以当它们穿过像大海，高原，低谷时，容易被阻挡，被影响，还要经过一系列的直射，反射，折射等等路径，这一切的一切使得接收机收到的电磁波会有相位的不同，进而具有时变性，所以它们会产生衰落，时延也会因为受到阻碍而变得不同，从而导致码间串码ISI。