多天線空時編碼技術(shù)

多天線空時編碼技術(shù)第1頁，共13頁，2023年，2月20日，星期一課程安排CourseContents緒論Introduction無線通信信道建模(WirelessChannelmodeling)MIMO信道容量（MIMOChannelCapacity）空時編碼技術(shù)（Space-timecoding）空時分組碼(Space-timeBlockcoding)正交空時分組碼(Orthogonalspace-timeblockcoding)準(zhǔn)正交空時分組碼(Quasi-regularspace-timeblockcoding)空時網(wǎng)格碼(Trellisspace-timecoding)分層空時編碼（Layeredspace-timeblockcoding）空時預(yù)編碼(Space-timeprecoding)網(wǎng)絡(luò)編碼（Networkcoding）近Shannon限LDPC信道編碼(ShannonlimitLDPCcode)2第2頁，共13頁，2023年，2月20日，星期一參考文獻(xiàn)T.S.Rappaport無線通信原理與應(yīng)用HamidJafarkhani,“Spacetimecoding:theoryandpractice”,Cambrdageuniversitypress2005謝顯中等，基于TDD的第四代移動通信技術(shù)電子工業(yè)出版社2005R.Y.Yeung,S.R.Li,N.CaiandZ.Zhang,“Networkcodingtheory”,nowPublishersInc.P.A.ChouandY.Wu,“NetworkcodingfortheInternetandwirelessnetworks”,IEEESignalProcessingMagazine,Sep.2007.M.C.Davey,“Errorcorrectionusinglow-densityparity-checkcodes”,Ph.Dthesis,UniversityofCambridge,1999.3第3頁，共13頁，2023年，2月20日，星期一無線移動通信的簡要?dú)v史回顧古代的原始通信方式：烽火臺、金鼓、旌旗無線電通信重要里程碑1864年，麥克斯韋（英國）預(yù)言電磁波的存在1886年，赫茲（德國）用實驗產(chǎn)生出電磁波1897年，馬可尼（意大利）和波波夫（俄）首次使用無線電波進(jìn)行信息傳送4第4頁，共13頁，2023年，2月20日，星期一無線移動通信的簡要?dú)v史回顧無線移動通信：大規(guī)模商用技術(shù)進(jìn)步二十世紀(jì)六十年代，貝爾實驗室提出了蜂窩通信的思想二十世紀(jì)七十年代，通信技術(shù)和半導(dǎo)體技術(shù)飛速發(fā)展大規(guī)模商用的歷程第一代蜂窩移動通信（上世紀(jì)八十年代初）頻分、模擬技術(shù)典型系統(tǒng)：美國AMPS，英國TACS，前西德C450缺點：模擬系統(tǒng)頻譜利用率低、抗干擾能力差、系統(tǒng)保密性差優(yōu)點：模擬技術(shù)在當(dāng)時十分成熟，因而在發(fā)展初期得到較廣泛的應(yīng)用5第5頁，共13頁，2023年，2月20日，星期一無線移動通信的簡要?dú)v史回顧第二代移動通信系統(tǒng)：二十世紀(jì)九十年代數(shù)字調(diào)制方式、先進(jìn)的呼叫處理技術(shù)、大規(guī)模集成技術(shù)、低速語音編碼技術(shù)典型系統(tǒng)：GSM、DCS1800（歐洲）、美國IS-54，IS-95（直擴(kuò)、窄帶CDMA）優(yōu)點：數(shù)字技術(shù)保密性好、支持低速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、系統(tǒng)集成度高（重量輕）第三代移動通信系統(tǒng)碼分技術(shù)、時分技術(shù)、頻分技術(shù)支持多媒體業(yè)務(wù)的需要、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)典型系統(tǒng)歐洲、日本NTTDoCoMo:WCDMA美國：CDMA2000中國：TD-SCDMA速率：上行384kb/s,下行2Mb/sLTE（LongTermEvolution）：20Mb/s（3.9G）6第6頁，共13頁，2023年，2月20日，星期一無線移動通信的簡要?dú)v史回顧第四代移動通信系統(tǒng)OFDM、空時編碼、智能天線支持多媒體數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)速率：1Gb/s（固定、低速）；100-500Mb/s（高速，350KM/h）目前正在標(biāo)準(zhǔn)化，2015年大規(guī)模商用問題：殺手級業(yè)務(wù)（視頻）？（物聯(lián)網(wǎng)、三網(wǎng)合一）（由LTE直接過度到4G）LTE-Advanced（TDD/FDD，Huawei目前大力投入LTE-ATDD）7第7頁，共13頁，2023年，2月20日，星期一無線信道容量與空時編碼接收信號分集：上世紀(jì)五、六十年代就比較成熟發(fā)送信號分集：空時編碼技術(shù)（Alamouti編碼）多輸入多輸出（Multiple-inputandmultiple-output）天線系統(tǒng)：提高無線衰落信道容量8第8頁，共13頁，2023年，2月20日，星期一TX1TX2RX發(fā)送信號的兩種方法兩種方法的信道利用率相同直接發(fā)送不會帶來分集增益TX1TX2RX方法1：直接發(fā)送方法2：編碼發(fā)送9第9頁，共13頁，2023年，2月20日，星期一網(wǎng)絡(luò)編碼在網(wǎng)絡(luò)的中間節(jié)點對數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼在轉(zhuǎn)發(fā)：實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)多播容量傳統(tǒng)觀點：網(wǎng)絡(luò)中間節(jié)點對信息進(jìn)行處理帶來信息量的減少（不增）網(wǎng)絡(luò)編碼的方法推廣到無線協(xié)作和中繼通信中，提高帶寬利用率、節(jié)省能量物理層網(wǎng)絡(luò)編碼也是一個研究熱點10第10頁，共13頁，2023年，2月20日，星期一網(wǎng)絡(luò)編碼：網(wǎng)絡(luò)多播WithoutnetworkcodingSimplystoreandforwardMulticastrateof1.5bitspertimeunitWithnetworkcodingMulticastrateof2bitspertimeunitMulticastcapacityisachieved11第11頁，共13頁，2023年，2月20日，星期一基于網(wǎng)絡(luò)編碼的雙向中繼傳統(tǒng)的雙向中繼方式需要4個信道4：平均每用戶2信道基于網(wǎng)絡(luò)編碼的中繼方式需要3信道：每用戶1.5信道12第12頁，