MIMO天線各種技術(shù)分析

　　STTC是從空時(shí)延遲分集發(fā)展來(lái)的，而空時(shí)延遲分集可以看作是空時(shí)格碼的一個(gè)特例。空時(shí)格碼具有卷積碼的特征，它將編碼、調(diào)制、發(fā)射分集結(jié)合在一起，可以同時(shí)獲得分集增益和編碼增益，并且使得系統(tǒng)的性能有很大的提升?？諘r(shí)格碼利用某種網(wǎng)格圖，將同一信息通過(guò)多個(gè)天線發(fā)射出去，在接收端采用基于歐式距離的Viterbi譯碼器譯碼。因此譯碼復(fù)雜度較高，而且譯碼復(fù)雜度將隨著傳輸速率的增加呈指數(shù)增加。

　　早期的分集模型采用延時(shí)發(fā)送分集，這種分集的框圖如圖2所示。編碼后的數(shù)據(jù)首先被重復(fù)一次，然后通過(guò)一個(gè)串/并轉(zhuǎn)換器，分成2個(gè)完全相同的數(shù)據(jù)流。其中一數(shù)據(jù)流經(jīng)過(guò)調(diào)制后直接從一個(gè)天線發(fā)送出去;另一數(shù)據(jù)流經(jīng)過(guò)一個(gè)符號(hào)的延時(shí)后，再經(jīng)調(diào)制從另一個(gè)天線發(fā)送出去。由于數(shù)據(jù)在2個(gè)天線上同時(shí)發(fā)送，不同的只是一路數(shù)據(jù)被延時(shí)了一個(gè)符號(hào)，所以盡管采用了延時(shí)編碼，卻不會(huì)存在頻帶效率的損失。在接收端，通過(guò)Viterbi譯碼可以進(jìn)行解調(diào)。這種延時(shí)的分集就是空時(shí)碼的雛形?？梢宰C明當(dāng)前所講的STTC可以由延時(shí)發(fā)送分集實(shí)現(xiàn)。

　　延時(shí)分集技術(shù)的產(chǎn)生使人們很自然地想到，能否存在一種更好的編碼方式，不需要重復(fù)編碼，就能在保持同樣的數(shù)據(jù)速率、不犧牲帶寬的情況下獲得更好的性能，這樣就產(chǎn)生了一種新的編碼方式，這就是集空分、時(shí)分、調(diào)制于一體的空時(shí)編碼。

　　在空時(shí)編碼中，STTC能夠在不增加傳送寬帶和不改變信息速率的情況下，獲得最大的編碼增益和分集增益。

　　1.2 空間復(fù)用

　　系統(tǒng)將數(shù)據(jù)分割成多份，分別在發(fā)射端的多個(gè)天線上發(fā)射出去，接收端接收到多個(gè)數(shù)據(jù)的混合信號(hào)后，利用不同空間信道間獨(dú)立的衰落特性，區(qū)分出這些并行的數(shù)據(jù)流。從而達(dá)到在相同的頻率資源內(nèi)獲取更高數(shù)據(jù)速率的目的?？臻g復(fù)用與發(fā)射分集技術(shù)不同，它在不同天線上發(fā)射不同信息。

　　空間復(fù)用技術(shù)是在發(fā)射端發(fā)射相互獨(dú)立的信號(hào)，接收端采用干擾抑制的方法進(jìn)行解碼，此時(shí)的空口信道容量隨著天線數(shù)量的增加而線性增大，從而能夠顯著提高系統(tǒng)的傳輸速率(見(jiàn)圖3)。

　　使用空間復(fù)用技術(shù)時(shí)，接收端必須進(jìn)行復(fù)雜的解碼處理。業(yè)界主要的解碼算法有迫零算法(ZF)、MMSE算法、最大似然解碼算法(MLD)和貝爾實(shí)驗(yàn)室分層空時(shí)處理算法(BLAST)。

　　迫零算法，MMSE算法是線性算法，比較容易實(shí)現(xiàn)，但對(duì)信道的信噪比要求較高，性能不佳;MLD算法具有很好的譯碼性能，但它的解碼復(fù)雜度隨著發(fā)射天線數(shù)量的增加呈指數(shù)增加，因此，當(dāng)發(fā)射天線的數(shù)量很大時(shí)，這種算法是不實(shí)用的;綜合前述算法優(yōu)點(diǎn)的BLAST算法是性能和復(fù)雜度最優(yōu)的。

　　BLAST算法是貝爾實(shí)驗(yàn)室提出的一種有效的空時(shí)處理算法，目前已廣泛應(yīng)用于MIMO系統(tǒng)中。BLAST算法分為D-BLAST算法和V-BLAST算法。

　　D-BLAST算法是由貝爾實(shí)驗(yàn)室的G.J.Foschini于1996年提出的。對(duì)于D-BLAST算法，原始數(shù)據(jù)被分為若干子數(shù)據(jù)流，每個(gè)子流獨(dú)立進(jìn)行編碼，而且被循環(huán)分配到不同的發(fā)射天線。D-BLAST的好處是每個(gè)子流的數(shù)據(jù)都可以通過(guò)不同的空間路徑到達(dá)接收端，從而提高了鏈路的可靠性，但其復(fù)雜度太大，難以實(shí)際使用。