MIMO-OFDM系統中的空時(shí)編碼技術(shù)研究

　　2空時(shí)編碼技術(shù)

　　2.1基于發(fā)送分集的STBC空時(shí)編碼

　　對于空時(shí)分組碼，核心的評價(jià)標準是提供發(fā)射分集、編碼碼元發(fā)射率以及發(fā)射時(shí)隙的多少。發(fā)射天線(xiàn)的分集度取決于空時(shí)編碼矩陣的設計方案，如要完全分集，則至少應保證編碼矩陣是滿(mǎn)秩的。如果配置了多根接收天線(xiàn)，則總的分集度是發(fā)射天線(xiàn)數量與接收天線(xiàn)數量的乘積。碼元發(fā)射率是每單位碼元周期內的發(fā)射碼元的個(gè)數。發(fā)射時(shí)隙是空時(shí)編碼的長(cháng)度也就是指碼元周期。設計空時(shí)編碼的最一般的目的是在保持全分集發(fā)射的情況下，使碼元發(fā)射率(速率)最大并且使發(fā)射時(shí)隙最小。

　　2.2基于空間復用的BLAST空時(shí)編碼

　　分層空時(shí)碼是由Bell實(shí)驗室的G.J.Foschini等人提出的最早的一種空時(shí)編碼方式。它的基本思想是：在發(fā)送端，將高速信源數據分為幾個(gè)低速的子數據流，對各個(gè)子數據流進(jìn)行普通的并行信道編碼之后，進(jìn)行分層空時(shí)編碼，調制之后通過(guò)多個(gè)天線(xiàn)發(fā)送出去，從而達到分集發(fā)送的效果；在接收端，用多個(gè)天線(xiàn)分集接收，信道參數通過(guò)信道估計獲得，進(jìn)行分層空時(shí)譯碼。

　　2.3兩種空時(shí)編碼的優(yōu)缺點(diǎn)比較

　　按照正交設計理論構造的分組空時(shí)碼與分層空時(shí)碼相比，它能夠獲得最大的分集增益，性能比分層空時(shí)碼好。STBC的正交性支持接收端采用完全線(xiàn)性處理的最大似然獨立解碼，其解碼復雜度大大降低。無(wú)論增加發(fā)射天線(xiàn)數還是增加頻譜利用率都不會(huì )對解碼復雜度有太大的影響，接收端的解碼算法簡(jiǎn)單、復雜度低是STBC最大的優(yōu)點(diǎn)。

　　雖然空時(shí)分組碼的正交設計使得它的譯碼復雜度大大的降低，但是它的正交設計給它帶來(lái)了兩個(gè)問(wèn)題：一是STBC的編碼增益僅僅與所采用的信號星座圖的結構有關(guān)，目前還沒(méi)有很好的編碼增益優(yōu)化方法；二是采用一般實(shí)正交設計時(shí)，空時(shí)分組碼的頻帶利用率可以達到最大，但采用復正交設計時(shí)，STBC的頻帶利用率只有最大值的一半。M=3，4時(shí)，可以達到最大值的3／4?？梢哉f(shuō)STBC是以編碼增益和部分頻帶利用率來(lái)?yè)Q取最大的分集增益和較低的編譯碼復雜度的。 3 MIMO-OFDM系統中的空時(shí)編碼技術(shù)

　　空時(shí)編碼具有頻譜效率高，抗衰落能力強等優(yōu)點(diǎn)，但目前提出的空時(shí)編碼都是基于平坦衰落信道，而未來(lái)寬帶移動(dòng)通信所處的信道將是嚴重的非平坦衰落信道，因而還不能將空時(shí)編碼直接運用到未來(lái)移動(dòng)通信中去。

　　OFDM的最大優(yōu)點(diǎn)是：傳輸高速數據時(shí)，具有內在的抗符號干擾能力，將寬帶的非平坦信道轉換為一組并行的平坦衰落子信道。OFDM的最大特點(diǎn)正好彌補了空時(shí)編碼的最大缺點(diǎn)，為空時(shí)編碼在后3G寬帶移動(dòng)通信系統中的應用找到了較為理想的解決方案。兩者結合不但可以使系統獲得更高的頻譜效率，傳輸速率和通信質(zhì)量，而且還能夠大大減輕高速通信時(shí)將會(huì )遇到的均衡復雜性。

　　通常情況下，STC-OFDM是將輸入的信息比特流經(jīng)過(guò)調制后串并變換，對得到的k路數據(k，子載波個(gè)數)分別進(jìn)行空時(shí)編碼，每一路數據的編碼結果都是N路輸出信號(N，發(fā)射天線(xiàn)的個(gè)數)，這樣就能得到k組包含N路信號的輸出結果。然后，對這樣的結果進(jìn)行重新排列，如圖5所示，就能得到每一組OFDM的輸入信號。經(jīng)過(guò)IFFT變換之后，從相應的天線(xiàn)上發(fā)射出去。也就是說(shuō)，要在OFDM系統中使用空時(shí)碼，就在每一個(gè)子載波上進(jìn)行空時(shí)編碼，然后再進(jìn)行IFFT調制，接收端先進(jìn)行FFT解調，再對每個(gè)子載波上的數據進(jìn)行空時(shí)編碼。


　　4 結論

　　MIMO和OFDM技術(shù)在各自的領(lǐng)域中發(fā)揮了巨大的作用，如今將兩者相結合并應用到未來(lái)移動(dòng)通信中，正成為無(wú)線(xiàn)通信研究的一個(gè)熱點(diǎn)。OFDM系統克服頻率選擇性衰落，為MIMO技術(shù)的應用提供了一個(gè)很好的平臺，MIMO技術(shù)又可以為OFDM系統提供明顯的分集增益和系統容量的增加，兩者的結合可以帶來(lái)極大的性能增益?？諘r(shí)編碼和OFDM的結合可以看成是MIMO-OFDM的特例，OFDM的特點(diǎn)正好彌補了空時(shí)編碼不能直接用于寬帶移動(dòng)通信中的缺陷，將兩者結合而形成的空時(shí)OFDM技術(shù)將成為后3G及4G寬帶移動(dòng)通信的無(wú)線(xiàn)傳輸找到一種可行的解決方案。