基于IEEE802.11a無線標(biāo)準(zhǔn)的STC-OFDM系統(tǒng)性能研究

空時(shí)碼最初的設(shè)計(jì)和已經(jīng)取得的成果都是基于窄帶無線系統(tǒng)平坦衰落信道，但許多無線信道在本質(zhì)上都是頻率選擇性衰落的。最近，越來越多的研究集中于提供高數(shù)據(jù)率業(yè)務(wù)和寬帶無線信道上的移動(dòng)計(jì)算。在寬帶無線通信中，符號(hào)周期變得越來越?。ㄅc信道延遲擴(kuò)展相比），因此發(fā)射信號(hào)要經(jīng)歷頻率選擇性衰落，使得空時(shí)編碼技術(shù)可以在寬帶系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)非常高的數(shù)據(jù)率。但是頻率選擇性信道上的最大似然譯碼非常復(fù)雜，因此需要通過減少碼間干擾（ISI）來改善頻率選擇性衰落信道空時(shí)碼性能。
　通過減少ISI,可以將頻率選擇性信道轉(zhuǎn)變?yōu)轭l率非選擇性信道。減少ISI的傳統(tǒng)方法是在接收機(jī)中使用自適應(yīng)均衡器。最優(yōu)空時(shí)均衡器可以抑制ISI，因此，頻率選擇性衰落信道變成無符號(hào)間干擾。該方法的主要缺點(diǎn)是接收機(jī)的復(fù)雜度較高，因?yàn)楸仨氃诮邮諜C(jī)使用多入多出均衡器(MIMO-EQ)[1]。本文提出使用OFDM技術(shù)，在OFDM中，將整個(gè)信道分成許多窄的并行子信道，因此增加了符號(hào)周期，并且減少或消除了多徑環(huán)境引起的ISI。由于OFDM系統(tǒng)中不需要MIMO-EQ，因此該方法相對(duì)來說具有一定的優(yōu)越性。OFDM技術(shù)與不同的編碼結(jié)合所表現(xiàn)的性能改善是不相同的,文中提出對(duì)STBC-OFDM與VBLAST-OFDM結(jié)合技術(shù)的比較分析,通過仿真驗(yàn)證了STBC-OFDM系統(tǒng)的優(yōu)越性。在此基礎(chǔ)上研究了OFDM技術(shù)的相關(guān)參數(shù)以及交織器對(duì)STBC-OFDM系統(tǒng)性能的影響，說明了在使用估計(jì)法時(shí)盡可能使用大系統(tǒng)，系統(tǒng)的信道估計(jì)會(huì)更加準(zhǔn)確，并且隨機(jī)交織器有助于顯著改善多徑衰落信道下系統(tǒng)性能并能在各種信道上達(dá)到合理的魯棒性。
1 IEEE802.11a標(biāo)準(zhǔn)與系統(tǒng)模型
　在IEEE802.11a中，OFDM系統(tǒng)使用 GHz頻段，占用20 MHz帶寬,提供速率為6 Mb/s、9 Mb/s、12 Mb/s、18 Mb/s、24 Mb/s、36 Mb/s、48 Mb/s和54 Mb/s的數(shù)據(jù)通信能力。其中對(duì)于6 Mb/s、12 Mb/s、24 Mb/s的發(fā)送和接收數(shù)據(jù)速率的支持是必備的。系統(tǒng)采用經(jīng)BPSK、QPSK、16-QAM或64-QAM調(diào)制的52個(gè)子載波。前向糾錯(cuò)采用1/2、2/3或3/4的卷積編碼。圖1為IEEE802.11a收發(fā)信機(jī)原理框圖[2-3]。

本文基于IEEE802.11a標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議,將STC合并到IEEE802.11a系統(tǒng)中,以此來獲得適合高數(shù)據(jù)率業(yè)務(wù)高速率數(shù)據(jù)包傳輸系統(tǒng)。修改后的模型框圖如圖2所示，在圖中添加了兩個(gè)新的模塊，即圖中陰影線框所示：發(fā)射端的“發(fā)射分集編碼器”、接收端的“分集合并”。發(fā)送端的編碼器將調(diào)制信號(hào)轉(zhuǎn)換成空時(shí)編碼的信號(hào)。接收端的分集合并在解多路復(fù)用器中獲得輸出值，并且進(jìn)行空時(shí)編碼。根據(jù)這一修改,能夠在MIMO中充分利用IEEE802.11a系統(tǒng)，獲得適合高吞吐量業(yè)務(wù)應(yīng)用的高速率數(shù)據(jù)包傳輸系統(tǒng)[3]。

在IEEE802.11a協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)下對(duì)于STC-OFDM系統(tǒng)模型進(jìn)行分析，對(duì)于有K個(gè)OFDM子載波,發(fā)射天線為Nt、接收天線為Nr的基帶STC-OFDM通信系統(tǒng),系統(tǒng)總的帶寬為W。將總帶寬分成K個(gè)相互重疊的子頻帶。
在每一時(shí)刻t對(duì)信息比特分組編碼，產(chǎn)生空時(shí)碼字為: