MIMO―OFDM系統(tǒng)中的空時編碼技術(shù)的仿真研究
可以看出,MIMO技術(shù)能提高系統(tǒng)容量,在一定程度上可以抗多徑衰落,但是對于頻率選擇性衰落卻無能為力。而OFDM技術(shù)可以高效利用頻譜資源,有效抵抗頻率選擇性衰落。將MIMO和0FDM技術(shù)相結(jié)合,充分利用這兩種技術(shù)優(yōu)點,MIMO-OFDM技術(shù)將成為第四代移動通信系統(tǒng)中有效對抗頻率選擇性衰落,提高數(shù)據(jù)傳輸速率,增大系統(tǒng)容量的關(guān)鍵技術(shù)。MIMO-OFDM系統(tǒng)模型如下圖所示。本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/158089.htm
2 MIMO―OFDM系統(tǒng)中的空時編碼技術(shù)
空時編碼具有頻譜效率高,抗衰落能力強等優(yōu)點,但目前提出的空時編碼都是基于平坦衰落信道,而未來寬帶移動通信所處的信道將是嚴重的非平坦衰落信道,因而還不能將空時編碼直接運用到未來移動通信中去。
0FDM的最大優(yōu)點是:傳輸高速數(shù)據(jù)時,具有內(nèi)在的抗符號干擾能力,將寬帶的非平坦信道轉(zhuǎn)換為一組并行的平坦衰落子信道。OFDM的最大特點正好彌補了空時編碼的最大缺點,為空時編碼在后3G寬帶移動通信系統(tǒng)中的應(yīng)用找到了較為理想的解決方案。兩者結(jié)合不但可以使系統(tǒng)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將會遇到的均衡復雜性。
2.1 STC-OFDM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
通常情況下,STC-OFDM是將輸入的信息比特流經(jīng)過調(diào)制后串并變換,對得到的k路數(shù)據(jù)(k,子載波個數(shù))分別進行空時編碼,每一路數(shù)據(jù)的編碼結(jié)果都是N路輸出信號(N,發(fā)射天線的個數(shù)),這樣就能得到k組包含N路信號的輸出結(jié)果。然后,對這樣的結(jié)果進行重新排列,如下圖5所示,就能得到每一組OFDM的輸入信號。經(jīng)過IFFT變換之后,從相應(yīng)的天線上發(fā)射出去。也就是說,要在0FDM系統(tǒng)中使用空時碼,就在每一個子載波上進行空時編碼,然后再進行IFFT調(diào)制,接收端先進行FFT解調(diào),再對每個子載波上的數(shù)據(jù)進行空時編碼。
2.2 STC-OFDM系統(tǒng)的仿真和結(jié)果分析
在基于MIMO-OFDM下行鏈路級仿真中,我們使用了Matlab仿真工具,仿真條件為:
(1)發(fā)送端采用QPSK調(diào)制方式;
(2)發(fā)送端天線間距為4λ,接收端天線間距為0.5λ;
(3)發(fā)送端采用2根天線,接收端采用1根天線;
(4)各發(fā)射天線上的功率相等;
(5)接收端采用理想的信道估計值;
(6)未使用信道編碼,并且信號到達接收端時已達到了精準的同步;
(7)0FDM以及STC-OFDM系統(tǒng)的信道環(huán)境按照3GPP TR 25.996 V6.1.0中的多徑衰落傳播環(huán)境中casel(移動臺速度為3km/h)給出的參數(shù)進行設(shè)置;
(8)STC系統(tǒng)的信道環(huán)境按照3(3PP TR 25.996 V6.1.0中的多徑衰落傳播環(huán)境中case3(移動臺速度為3km/h)給出的參數(shù)進行設(shè)置。
2.2.1 仿真結(jié)果
2.2.2 仿真結(jié)果分析
從上圖可以看出:采用空時編碼的OFDM系統(tǒng)性能比沒采用空時編碼的性能要好。但是STBC-OFDM系統(tǒng)性能卻比STBC的性能要差一些。這是因為在頻率選擇性衰落信道中,噪聲的存在使得OFDM的子載波之間的正交性遭到破壞,不同的子載波之間存在干擾。
仿真表明,0FDM技術(shù)通過FFT可變換能將頻率選擇性的多徑衰落信道分成多個平坦衰落信道,使空時編碼技術(shù)的應(yīng)用不再受到平坦信道條件的限制。
3 結(jié)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(jié)合并應(yīng)用到未來移動通信中,正成為無線通信研究的一個熱點。OFDM系統(tǒng)克服頻率選擇性衰落,為MIMO技術(shù)的應(yīng)用提供了一個很好的平臺,MIMO技術(shù)又可以為OFDM系統(tǒng)提供明顯的分集增益和系統(tǒng)容量的增加,兩者的結(jié)合可以帶來極大的性能增益。空時編碼和OFDM的結(jié)合可以看成是MIMO-OFDM的特例,OFDM的特點正好彌補了空時編碼不能直接用于寬帶移動通信中的缺陷,將兩者結(jié)合而形成的空時OFDM技術(shù)將成為后3G及4G寬帶移動通信的無線傳輸找到一種可行的解決方案。
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