快变信道下酉空时调制系统设计与性能分析研究

In rapidly changing channel, it is difficult for the transmitter and receiver to track and estimate the real channel state perfectly, which results in the significant performance degradation or even failure of demodulation and detection. As a non-coherent technology which requires no real-time channel state information, unitary space-time modulation can avoid complex channel estimation as well as overhead associated with training sequence. Combined with existing technologies involving antenna selection and coordinated communications, unitary modulation can find its extensive applications in rapidly-changing channel. Aiming at wireless communications in high-mobility scenario, this project considers the channel with no or only partial state information to analyze the statistic properties of unitary modulated signals so as to perform researches in antenna-selection unitary system, relay unitary modulation as well as coordinated multipoint unitary communications. Through researches on capacity and performance analysis, technical scheme and constellation design, wireless resource management, the target of the project is to build a relatively comprehensive theory and technical structure of unitary space-time modulation in rapidly changing channel to provide guide to system design.

在快变信道条件下，收发端很难对实时信道状态进行准确的跟踪与估计，这致使传统的基于信道估计的解调与检测方法性能大幅度降低甚至完全失效。本项目拟针对非相干的酉空时调制技术展开研究，由于不需要实时的信道状态信息，因此酉调制技术可以避免复杂的信道估计和训练序列开销。与现有的天线选择、协作通信等技术相结合，酉调制在快变信道下具有较为广阔的应用前景。本项目将面向高移动场景下的无线通信系统，针对不需要实时状态信息或只有不完整状态信息的快变信道，从酉调制信号统计特性分析出发，开展天线选择酉调制系统、中继与多点协作酉调制系统的研究，通过快变信道下酉调制系统容量与性能分析、技术方案与星座图设计、无线资源管理等方面的研究工作形成较为完善的酉空时调制理论与技术体系，为快变信道下的酉调制系统设计提供指导，其成果将具有较为重要的理论意义和实用价值。v

高移动场景下，由于信道快速变化，收发端很难对实时信道状态进行准确的跟踪与估计，这致使传统的基于信道估计的解调与检测方法性能大幅度降低甚至完全失效。由于不需要实时的信道状态信息，酉调制技术可以避免复杂的信道估计和训练序列开销，与现有的干扰对齐、天线选择、协作通信等技术相结合，酉调制具有良好应用前景。. 本项目首先深入研究了空间相关连续快时变信道下酉空时调制系统的误码性能分析方法。以性能分析为基础，针对点对点链路，项目提出了基于移动速度信息的简化非相干接收、酉空时调制预编码器和接收机的联合设计、空间独立连续快时变信道下基于不完整信道信息的酉空时调制相干接收三种传输方案；针对点对多点链路，提出了基于信号乘积传输方案的酉空时调制MIMO传输方案，可以应用于异构速度网络为不同速度用户提供不同业务速率；针对点对多点链路，提出了MIMOX信道下的酉空时调制与盲干扰对齐的传输方案，应用于多小区传输。进一步，针对高移动信道中多普勒频移问题，项目研究了快变对频谱感知性能与OFDMA网络资源分配影响，同时在完美信道反馈与有限信道反馈场景下研究了干扰对齐技术。. 项目针对高移动场景酉空时调制相关传输方案进行了系统性能分析，结果表明，所提方案较已有系统在误码、分集增益等方面有较大性能提升。进一步，项目将上述结果应用于高铁车地通信场景，研究了相关技术与列控系统结合以实现速度自适应。总体来看，项目取得了较为重要的理论与应用成果，可以用以指导高移动场景下特别是高铁车地通信传输方案的设计。