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          空時/頻編碼在OFDM系統(tǒng)中的應(yīng)用

          作者:呂俠,肖麗萍,馬凌宇 時間:2008-08-07 來源:無線電通信技術(shù) 收藏

            0 引言

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/86726.htm

            在頻域把信道分成若干正交子信道,可以有效地抵抗符號間干擾。能夠充分利用空間、時間和頻率上的分集,因此將空時或相結(jié)合構(gòu)成空時/頻編碼系統(tǒng),能夠大幅度地提高系統(tǒng)的信道容量和傳輸速率,并能有效地抵抗衰落、抑制噪聲和干擾。

            1

            主要包括空時分組編碼(SFBC)、空時網(wǎng)格碼(STTC)和分層空時碼(LST),目前研究的空時分組編碼大多是正交空時分組編碼,正交空時分組編碼以其編解碼簡單的特點得到了廣泛的應(yīng)用。

            為簡化計算,這里以2根發(fā)送天線和1根接收天線的Alamouti發(fā)送分集-空時分組編碼系統(tǒng)為例。把從信源來的二進制信息比特每個比特分為1組,對連續(xù)的2組比特進行星座映射,得到2個調(diào)制符號x1、x2。然后把這2個符號送入編碼器按照下面的方式進行編碼:

           

            經(jīng)過編碼后的符號分別從2副天線上發(fā)送出去。假設(shè)在時刻t發(fā)送天線1和2到接收天線的信道衰落系數(shù)分別為h1(t)、h2(t),假設(shè)信道為塊衰落,記接收天線在時刻t和t+T的接收信號分別為r1、r2,有:

           

            n1、n2表示接收天線在時刻t和t+T時的獨立復(fù)高斯白噪聲,假設(shè)噪聲的均值為0,每維的方差為N0/2。

            根據(jù)最大似然譯碼得解碼后的信號為:

           

            2

            空頻分組碼也是利用正交原理設(shè)計各發(fā)射天線上的發(fā)射信號格式,是一種空間域和頻域聯(lián)合的正交分組編碼方式。以二發(fā)一收的空頻分組碼系統(tǒng)為例,沒一個OFDM符號表示為,每一符號有N個子載波,輸入的信號經(jīng)過串并變化后為x=[x(0),x(1),…,x(N-1)]T,與空時編碼器不同的是,空頻編碼器對x內(nèi)的每2個相鄰子載波上的信號x(k)、x(k+1)進行編碼,編碼后得到2個新的OFDM符號,把它們送到2根發(fā)送天線上。

            對x進行SFBC編碼,編碼采用類似于Alamouti提出的STBC分組變換方式,有:

           

            空頻碼字的基本形式與空時碼是一樣的,但含義卻不一樣,空頻碼字的含義是:2根天線的第1個子載波傳輸?shù)拇a字分別是x(k)、x(k+1),而2根天線的第2個子載波傳輸?shù)拇a字分別是-x*(k+1)、x*(k)。2個信道的沖激響應(yīng)分別為h1、h2,其FFT變換分別為H1、H2,則接收端的信號可以表示為:

            Y(k)=H1(k)X1(k)+H2(k)X2(k)。 (6)

            SFBC編碼后的碼組是正交的,這種正交性使得接收端能夠線性地區(qū)分來自不同發(fā)射天線的信號,在接收端進行線性的解碼。經(jīng)過解碼后第k個和k+1個子載波分別為:

           

            SFBC編碼中N個子載波構(gòu)成的不同路數(shù)據(jù)在不同天線上發(fā)送。各個天線之間的信道是相互獨立的,同一子載波經(jīng)過不同的深衰落,最后在接收端經(jīng)過解碼合并達到抵抗頻率選擇性衰落的目的。

            3 基于空時/頻編碼的OFDM系統(tǒng)

            3.1 MIMO-OFDM系統(tǒng)模型

            設(shè)移動通信系統(tǒng)中,基站采用Nt個發(fā)射天線,移動終端采用Nr個接收天線,信息數(shù)據(jù)流送入空時或空頻編碼器后,分成Nt路并行數(shù)據(jù)流,再分別經(jīng)過IFFT調(diào)制單元后由Nt副天線同時發(fā)送出去。

            假定系統(tǒng)加了適當(dāng)?shù)谋Wo前綴,且保持嚴格同步,記第l個符號周期內(nèi)發(fā)送天線i,接收天線i上的信號依次為Xi[l,k]、Yj[l,k],則在接收天線j上經(jīng)解調(diào)后的OFDM基帶等效信號可以表達為矩陣形式:

           

            式中,Wj為N×1的列矢量,代表信道噪聲;Hij為發(fā)射天線i與接收天線j間的信道頻率響應(yīng),Hij=[Hij[l,0],Hij[l,1],…,Hij[l,N-1]]T;Xi=diag(Xi[l,0],Xi[l,1],…,Xi[l,N-1]),為一對角陣。

           


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