摘 要

更高的频谱利用效率、数据传输速率以及传输的可靠性是将来的宽带无线通信系统追求的目标。在高速率数据传输的宽带无线传输系统中，作为两种关键技术，MIMO（多输入多输出）技术、OFDM技术（正交频分复用），受到了宽带无线通信研究范畴的普遍重视。

本文主要对MIMO-OFDMA系统联合空频均衡进行了研究，在介绍了MIMO-OFDMA系统的通信原理的基础上，提出了空频均衡的方案来减少码间干扰，并对空频均衡之后的系统进行了仿真，具体内容如下：

首先给出了适用于OFDM调制的高速FFT处理器算法以及IFFT编码；结合OFDM调制和空时频编码技术（Alamouti编码）。

其次介绍了空频均衡（着重介绍了迫零均衡和最小均方误差预编码），仿真结果表明，MMSE均衡器性能优于迫零均衡器。最后，对瑞利衰落信道以及产生瑞利衰落的Jakes模型作了介绍；还有RAKE接收机的设计。

关键词：MIMO-OFDMA；空时频编码；迫零均衡；RAKE接收机

Abstract

Higher spectral efficiency and data transmission rate and reliability of the transmission is the pursuit of the future broadband wireless communication system. In the high rate data transmission over broadband wireless transmission system, as two key techniques, MIMO (multiple input multiple output), OFDM Technology (orthogonal frequency division multiplexing), by the widespread attention to the scope of the study in the broadband wireless communication.
This paper mainly for MIMO-OFDMA system combined with space frequency equalization were studied in the MIMO-OFDMA system of communication principle based on, the space frequency equalization scheme to reduce intersymbol interference, system of space frequency equalization and the simulation, the specific content is as follows:
Firstly, the algorithm of high speed FFT processor and IFFT code which is suitable for OFDM modulation are presented, and the combination of OFDM modulation and space time frequency coding (Alamouti coding) is presented.
Followed by the introduction of the space frequency equalization (emphasis on the forcing zero equilibrium and minimum mean square error precoding), simulation results show that, the MMSE equalizer has better performance than forced zero equalizer. Finally, on Rayleigh fading channels, and produced Rayleigh fading Jakes model are introduced, and rake receiver design.

Key Words: MIMO-OFDMA;Space time frequency coding；Zero forcing equalization；RAKE receiver

目录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1研究背景 1

1.2 研究目的及意义 2

1.3 MIMO-OFDMA技术国内外研究现状 3

1.4 本文主要内容和结构 4

第2章 MIMO理论基础 5

2.1 多小区多用户MIMO系统 5

2.2 MIMO -OFDMA技术通信原理 5

2.3 MIMO—OFDMA系统模型 8

2.4 本章小结 9

第3章 瑞利衰落信道 10

3.1 瑞利衰落信道 10

3.2生成瑞利衰落系数的Jakes模型 11

3.3 RAKE接收机 12

3.4频率选择性瑞利衰落信道模型 13

3.5本章小结 14

第4章 空频均衡技术 15

4.1 空频均衡基本原理 15

4.2迫零均衡 16

4.2.1迫零均衡算法研究 18

4.2.2迫零均衡算法研究实现流程 18

4.3 最小均方误差预编码 19

4.3.1 最小均方误差预编码原理分析 19

4.3.2 对比分析 20

4.4线性空时编码原理 21

4.4.1空时频编码 23

4.4.2空时码的设计准则 23

4.5 OFDM调制中的高速FFT/IFFT技术 24

4.6本章小结 24

第5章 总结与展望 25

5.1 全文总结 25

5.2 下一步的工作展望 25

参考文献 26

致谢 27

第1章 绪论

信息技术在生活中的角色越来越重要，人们对无线通信的要求越来越高，随之响应的通信技术也在不断的进步。然而，由于对系统吞吐量需求越来越大，在可用频谱范围内，出现了频谱资源紧张的现象。而在无线移动通信中，为了提高系统容量和频带利用率，同时达到减弱频率选择性衰落和码间干扰的目的，我们引入了MIMO-OFDMA技术。为了使该系统达到最佳传输状态，信道均衡必不可少，它是用来达到在接收机中对接收的信号进行相位补偿并对干扰进行抑制或消除的效果。本文主要分析MIMO-OFDMA系统的工作原理和性能分析，并介绍破零均衡(ZF均衡)的算法和最小均方误差预编码和分析以及他们编码的效果对比。还简单介绍了空时频编码（Alamouti编码），平坦衰落信道以及Jakes接收机的设计。

1.1研究背景

在过去的几十年里，无线宽带通信的发展相当地快，已经成为一个当代通信领域非常热门的研究方向。我们对未来的移动通信系统的要求越来越高，需要它不但需要能够承担传统的语音业务，而且还需要承担数字、视频和图像等多媒体的数据业务。因此，无线通信技术必须向更大系统容量、更大传输速率、更高频谱效率和提供更好的服务质量（QoS，Quality of Service）的方向发展。

SIMO技术采用了接收分集，可以有效提高接收端的信噪比，从而达到提高系统可靠性的目的。而MISO技术由于发射端信道状态信息CSI未知，无法利用信道状态信息CSI，从而采用波束成形等技术来提高信道容量。因此,人们提出将这两种技术结合起来，从而演变成为今天备受人们关注的MIMO技术，一个配置了根发射天线和根接收天线的 MIMO系统可以用图1.1来表示。