MIMO-OFDM系統(tǒng)中的空時編碼技術研究

　　2空時編碼技術

　　2.1基于發(fā)送分集的STBC空時編碼

　　對于空時分組碼，核心的評價標準是提供發(fā)射分集、編碼碼元發(fā)射率以及發(fā)射時隙的多少。發(fā)射天線的分集度取決于空時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秩的。如果配置了多根接收天線，則總的分集度是發(fā)射天線數(shù)量與接收天線數(shù)量的乘積。碼元發(fā)射率是每單位碼元周期內的發(fā)射碼元的個數(shù)。發(fā)射時隙是空時編碼的長度也就是指碼元周期。設計空時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)射時隙最小。

　　2.2基于空間復用的BLAST空時編碼

　　分層空時碼是由Bell實驗室的G.J.Foschini等人提出的最早的一種空時編碼方式。它的基本思想是：在發(fā)送端，將高速信源數(shù)據(jù)分為幾個低速的子數(shù)據(jù)流，對各個子數(shù)據(jù)流進行普通的并行信道編碼之后，進行分層空時編碼，調制之后通過多個天線發(fā)送出去，從而達到分集發(fā)送的效果；在接收端，用多個天線分集接收，信道參數(shù)通過信道估計獲得，進行分層空時譯碼。

　　2.3兩種空時編碼的優(yōu)缺點比較

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

　　雖然空時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了兩個問題：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，目前還沒有很好的編碼增益優(yōu)化方法；二是采用一般實正交設計時，空時分組碼的頻帶利用率可以達到最大，但采用復正交設計時，STBC的頻帶利用率只有最大值的一半。M=3，4時，可以達到最大值的3／4。可以說STBC是以編碼增益和部分頻帶利用率來換取最大的分集增益和較低的編譯碼復雜度的。 3 MIMO-OFDM系統(tǒng)中的空時編碼技術

　　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。

　　OFDM的最大優(yōu)點是：傳輸高速數(shù)據(jù)時，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)中的應用找到了較為理想的解決方案。兩者結合不但可以使系統(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。

　　通常情況下，STC-OFDM是將輸入的信息比特流經過調制后串并變換，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路信號的輸出結果。然后，對這樣的結果進行重新排列，如圖5所示，就能得到每一組OFDM的輸入信號。經過IFFT變換之后，從相應的天線上發(fā)射出去。也就是說，要在OFDM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調制，接收端先進行FFT解調，再對每個子載波上的數(shù)據(jù)進行空時編碼。


　　4 結論

　　MIMO和OFDM技術在各自的領域中發(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技術的應用提供了一個很好的平臺，MIMO技術又可以為OFDM系統(tǒng)提供明顯的分集增益和系統(tǒng)容量的增加，兩者的結合可以帶來極大的性能增益?？諘r編碼和OFDM的結合可以看成是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，將兩者結合而形成的空時OFDM技術將成為后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。