試論空時(shí)編碼技術(shù)

科教創(chuàng )新試論空時(shí)編碼技術(shù)廣東邊防總隊第六支隊司令部陳格【摘要]首先概迷了空時(shí)鳊碼技術(shù),隨后論迷了空時(shí)編碼的三種鳊碼方法,最后論述了一種新型的空時(shí)分組編碼 NSTBC?？梢灶A見(jiàn),將改進(jìn)的空時(shí)編碼與OFDM技術(shù)相結合,是第四代移動(dòng)通信的解決方案?！娟P(guān)鍵詞]空時(shí)編碼 NSTBC1、空時(shí)編碼概述Coding, NSTBC, NSTBC提高了空時(shí)分組編碼的編碼速率,并且具有空時(shí)編碼 Space- Time Coding STC)是一種多發(fā)射天線(xiàn)的編碼技較好的性能術(shù),SC有來(lái)自不同時(shí)隙與天線(xiàn)的信號在空間、時(shí)間兩個(gè)域內進(jìn)行表1三種STC的比較編碼。ST℃C使用多個(gè)接收天線(xiàn)接收信息,多個(gè)發(fā)射天線(xiàn)發(fā)送信息,故信息容量(無(wú)線(xiàn)通信系統)在很大程度上得到提高信息傳輸速率同是否基于發(fā)射分集時(shí)也得到提高。STC是無(wú)線(xiàn)通信中一種新的編碼和信號處理相結合的技術(shù),它通過(guò)引入時(shí)域和空域相關(guān)處理減少傳輸信號之間(不同對接收天線(xiàn)的要求接收天線(xiàn)不少于發(fā)射天線(xiàn)無(wú)要求無(wú)要天線(xiàn)上)的相互干擾接收端可分集接收到的信息數據。比較而言使·對信道環(huán)境的要求一般為室內環(huán)境無(wú)要求無(wú)要求用STC的優(yōu)勢是:能有效提高無(wú)線(xiàn)傳輸系統的容量(在接收機結構譯碼迫零,最小均方誤差最大似然譯碼相對簡(jiǎn)單的前提下),獲得較高的編碼增益(在不犧牲帶寬的前提譯碼復雜度比空時(shí)格型碼低最簡(jiǎn)單最復雜下)。這樣基于STC與OFDM的多輸入多輸出技術(shù)就呼之欲出:提供超高數據傳輸速率而不用損失發(fā)射功率資源和帶寬(1) NSTBC的編碼。以?xún)筛卑l(fā)射天線(xiàn)為例,論述 NSTBC的編碼2、空時(shí)編碼的分類(lèi)及譯碼原理。 NSTBC的編碼矩陣如(1)所示。有如下標記:y=Re乙目前STC一般分為三種:分層空時(shí)編碼、空時(shí)網(wǎng)格編碼和空時(shí)y2- Im(Zi,pRE(2)4=lm乙,其中Z的實(shí)部表述為ReZ,s的虛部表分組編碼:述為lm團Z3Gn2可以表示如(2)所示億=y+i刀y+jy在該編碼方(1)分層空時(shí)編碼( Layered Space- Time Coding, LST技術(shù)。196式中輸入信號數k=4,時(shí)隙數p=2,則編碼速率R=kp=2。而傳統的年LSTC由美國B(niǎo)e實(shí)驗室于提出,1998年,基本形成了LSTC技術(shù)空時(shí)分組編碼的編碼速率為R=1的框架結構簡(jiǎn)單的B試驗系統開(kāi)發(fā)成功編碼系統的研究也-(乙(乙計2,2刪乙數據流,在并行信道上獨立地進(jìn)行調制、編碼,然后從多個(gè)不同的天Z 2_*+D 3+byQ-zz(一為+為的(2)線(xiàn)上發(fā)射出去。LSTC的優(yōu)勢:能通過(guò)增加發(fā)射天線(xiàn)的數目來(lái)呈線(xiàn)性增加頻帶利用率缺點(diǎn)是抗衰落性較差適用范圍:發(fā)射天線(xiàn)和接收(2) NSTBC的譯碼。在時(shí)刻t,發(fā)射天線(xiàn)1與接收天線(xiàn)之間的信天線(xiàn)都較多的通信系統。道用h()表示,發(fā)射天線(xiàn)2與接收天線(xiàn)之間的信道用h表示,假設,(2空時(shí)網(wǎng)格編碼Spae- Time Trellis Coding ST技術(shù)。S℃最在兩個(gè)連續的符號周期內衰落保持不變即如(3)所示。其中T為符早是由 V Tarokh等人提出,是一類(lèi)用于多天線(xiàn)無(wú)線(xiàn)通信系統中時(shí)空號周期。則接收天線(xiàn)在時(shí)刻t和時(shí)刻t+T接收到的信號可以分別表編碼。STTC系統中在接收端采用維特比譯碼算法解碼。STT℃設計示為(4)式。其中ml和m2為接收端噪聲和干擾的隨機變量。的碼子可提供最大的編碼、分集增益(在不損失帶寬效率的前提下)()=l(+T)=與=ae最大分集增益=發(fā)射天線(xiàn)數,STTC同時(shí)利用傳輸分集、信道編碼技2(0)=b2(+7)=h2=e"術(shù),一般用于高速數據的無(wú)線(xiàn)通信系統。STC是以格型編碼調制為7=r(0)=內Z+h2Z2+m基礎既能有效地抵抗衰落,又能抑制干擾和噪聲,具有相對較高的6=r(t+T=-hZ,+h2,+m分集增益、編碼增益。STTC具有相對較高的頻帶利用率。例如,采用假設m和m為均值為0方差為N的獨立同分布的復高斯隨有2n個(gè)星座點(diǎn)的調制星座圖STTC能夠達到的最大傳輸速率為n機變量?？梢缘玫?bis/H)(在保證最大分集增益的前提條件下)。STC在提高傳輸速(5)率的同時(shí),其缺陷有兩點(diǎn):第一,STC的頻帶利用率在n固定的情況Z=勾丌+h2=(a2+a2+m竹;(6)下,不會(huì )隨天線(xiàn)個(gè)數的增加而增加。第二由于其譯碼過(guò)程采用相對用最大似然判決準則判決出Z1、Z2的實(shí)部和虛部,就能實(shí)現對復雜的Tub算法(復雜度隨著(zhù)傳輸速率n分集度r的增加呈指數yyy和y的譯碼。對于多條天線(xiàn)的新型空時(shí)分組編碼可用最大增長(cháng)),限制了其在無(wú)線(xiàn)通信系統中的實(shí)際應用似然譯碼算法(空時(shí)分組碼)進(jìn)行譯碼,之后得到譯出碼字的實(shí)、虛(3)空時(shí)分組編碼 Space- Time Block Coding STBC)技術(shù)。STTC由部最后完成譯碼于其譯碼復雜度較高導致的實(shí)際應用困難,導致了STBC的應運而本文經(jīng)過(guò)仿真發(fā)現存在以下關(guān)系: NSTBC的系統性與發(fā)射天線(xiàn)生。STBC最早由 Tarokh在 Alamouti研究的基礎上提出。構造空時(shí)碼數目成正比。原因是: NSTBC的分集增益隨著(zhù)發(fā)射天線(xiàn)數目的增加子的原理則是根據碼子的正交設計,它設計出來(lái)各行各列之間滿(mǎn)足而變大整個(gè)系統的性能隨之變好。 NSTBC系統可獲得的編碼速率正交性的碼子。STBC接收時(shí)采用最大似然檢測算法進(jìn)行解碼,只需R=KP達到1STBC系統為R=12),故編碼速率得到的顯著(zhù)的增加。在接收端做線(xiàn)性處理。與SITC相比STBC的優(yōu)點(diǎn)是其構造容易、譯多徑衰落和帶寬效率是影響下一代寬帶無(wú)線(xiàn)移動(dòng)通信系統的兩碼簡(jiǎn)單,并且增加分集度提高傳輸速率都不會(huì )對STBC的譯碼構成個(gè)主要問(wèn)題。OFDM技術(shù)通過(guò)能有效減小多徑衰落對整個(gè)通信系統巨大的威脅。STBC的缺點(diǎn)是:其傳輸速率不能達到最大(保證獲得最通信質(zhì)量的影響,如果將其與本文論述的 NSTBC相結合,形成大分集增益的前提下)。OFDM- NSTBC系統方案,可以使頻率選擇性衰落信道下的問(wèn)題得到一種新型的空時(shí)分組編碼 NSTBC解決對幾種STC的幾個(gè)重要參數進(jìn)行比較見(jiàn)表1。綜合比較各種性參考文獻能,雖然STBC相對是最優(yōu)的但是還可以進(jìn)一步優(yōu)化與改進(jìn)其編碼[1]B. VUCETIC, J. H YUAN著(zhù)王曉海等譯, Space- Time coding[M]機械速率。故本文提出一種新型的空時(shí)分組編碼 New Space- Time Block工業(yè)出版社204.[2]宋章瑜空時(shí)編碼技術(shù)在0FDM系統中的研究[U通信技術(shù),201007)