空時(shí)編碼技術(shù)及其在未來(lái)移動(dòng)通信中的應(yīng)用

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1、空時(shí)編碼技術(shù)及其在未來(lái)移動(dòng)通信中的應(yīng)用摘要:文章介紹r分組空時(shí)碼和分層空時(shí)碼，給出丁它們?cè)?G和后3G中的解決方案；分析了限制網(wǎng)格空吋碼應(yīng)用的兒個(gè)因素，提出了網(wǎng)格空吋碼應(yīng)用的其體方案;最后對(duì)分組空吋碼、分層空時(shí)碼、網(wǎng)格空時(shí)碼進(jìn)行了比較。關(guān)鍵字:分組空吋碼；分層空吋碼；空吋傳輸分集；高速不行分組接入空時(shí)碼是一種基于多天線陣發(fā)送技術(shù)的編碼方案，其將多天線技術(shù)和信道編碼技術(shù)結(jié)合起來(lái)，同時(shí)獲得空I川分集和時(shí)問分集。W爾實(shí)驗(yàn)室于1996年提出的分層空時(shí)碼(LSTC)模型［1］是最早的空吋編碼方案。1998年，朗訊實(shí)驗(yàn)室的Tarokh等人提出了一?種基于編碼

2、調(diào)制技術(shù)的空時(shí)編碼方案［2］--網(wǎng)格空時(shí)碼(STTC)，STTC不僅可獲得較高的頻帶利用率，而且具有較好的抗衰落性能。STTC很快受到人們的重視，并在整個(gè)通信領(lǐng)域掀起了空吋碼的研究熱潮。除了上述兩種空時(shí)編碼方案以外，另外一種較為簡(jiǎn)單的空時(shí)碼是分組空時(shí)碼(STBC)［3］o以上3種空吋編碼方案均假設(shè)接收端可以準(zhǔn)確地估計(jì)信道。這一前提在某些情況下可以滿足，但在移動(dòng)終端高速移動(dòng)的情況下，信道估計(jì)是十分網(wǎng)難的，因此不需要信道估計(jì)的盲空時(shí)編碼方案便應(yīng)運(yùn)而出，其中乜括酉空時(shí)碼和差分空吋碼［4-5］?？諘r(shí)編碼技術(shù)利用多天線陣提供的并行信道傳輸信息，可以在保?證

3、性能的前提下進(jìn)一步提高信息傳輸速率。目前，分組空吋碼和分層空吋碼己經(jīng)被3GPP采用。STTC山于受種種原W限制還很難在實(shí)際系統(tǒng)中采用，為了實(shí)現(xiàn)STTC的疢用，人們正致力于研究STTC在后3G和4G中的應(yīng)用方案，并取得了一定的進(jìn)展。1、分組空時(shí)碼及其在移動(dòng)通信中的應(yīng)用円本人Alamouti齊提ili一種利用W根發(fā)射天線的傳輸分集方案，雖然該方案無(wú)法獲得編碼増益，性能比網(wǎng)格空吋碼(STTC)略有下降，似它的頻帯利用率與STTC相同，且編譯碼復(fù)雜度耍比STTC小得多。因此，相對(duì)于STTC,該傳輸分集方案具有更好的實(shí)用價(jià)值。在此基礎(chǔ)上，Tarokh利用廣

4、義正交設(shè)計(jì)原理將其進(jìn)行推廣，提出了分組空吋碼的概念，最簡(jiǎn)單的一種STBC編碼矩陣為：若采用正交移相鍵控(QPSK)調(diào)制，則信息序列以4比特為一組送入STBC編碼器，分別對(duì)應(yīng)于QPSK里座圖中的兩個(gè)信號(hào)點(diǎn)si和s2,si與s2按(1)式構(gòu)成信號(hào)矩陣G，G屮的每一列對(duì)應(yīng)一根發(fā)送天線，經(jīng)兩個(gè)符號(hào)周期發(fā)送完畢。接收端根裾收到的信號(hào)rj(t),rj(t+l)和信道特性進(jìn)行最人似然譯碼(j=l，2)。STBC最人的特點(diǎn)是簡(jiǎn)單實(shí)用，且性能相對(duì)較好，是一種較有效的傳輸分集解決方案。第3代移動(dòng)通信系統(tǒng)中采用的傳輸分集方案之一~空時(shí)傳輸分集(STTD)就是一種最簡(jiǎn)單

5、的分組空時(shí)碼。分組空時(shí)碼在移動(dòng)通信系統(tǒng)中應(yīng)用的原理如圖1所示［6~7］。信息比特經(jīng)信道編碼、速率叫配和隨機(jī)交織處理P，送入STTD編碼器與他控制信息復(fù)用，再經(jīng)擴(kuò)頻處理，由兩根發(fā)射天線發(fā)送出去。根據(jù)需要的傳輸速率的不同，信道編碼器可以選擇卷積碼或Turbo碼。若要求的信息速率為12.2kb/s，則選用碼率為1/3,約朿度為9的卷積碼；若系統(tǒng)的傳輸速率較高，如64kb/s或144kb/s,則選用8狀態(tài)的Turbo碼。STTD:空時(shí)傳瑜分集控制估思STTD控制估A圖1分組空時(shí)碼在移動(dòng)遇信中應(yīng)用的原理天線1—M——M圖2空時(shí)傳輸分比編碼STTD編碼器以4

6、比特信息為一組進(jìn)行編碼，比特映射方式如圖2所示（圖屮比特信息“-1”表示0,“+1”表示1），其中天線1上發(fā)送的足原始信息比特，另外一根天線發(fā)送相應(yīng)的校驗(yàn)信息，且與原始信息保持正交關(guān)系。這種處理方式一方血保證STTD具有良好的句不兼界性，比較符合S前移動(dòng)通信發(fā)展的現(xiàn)狀：另一方面使編譯碼S雜度相對(duì)較低，譯碼吋延很小，具有更好的實(shí)用性。由于STBC沒宥編碼增益，系統(tǒng)性能提高十分W難。另外，由于STBC的頻帶利川率不會(huì)隨著發(fā)送天線數(shù)的增加而增加，因此，只能是一種過渡時(shí)期的替代產(chǎn)品。2、分層空時(shí)碼及其在HSDPA業(yè)務(wù)屮的應(yīng)用分層空時(shí)碼是頻帶利用率隨著發(fā)送

7、天線數(shù)線性增加的編碼方式。分層空時(shí)碼的實(shí)現(xiàn)方式很簡(jiǎn)單，信源信息經(jīng)過信道編碼以P，送入一空時(shí)映射器。該映射器根裾不同的映射關(guān)系，將編碼信息分成n個(gè)子比特流，對(duì)應(yīng)于各發(fā)送天線發(fā)送出去（如圖3所示）。33分層空時(shí)碼緇碼示賽囝根裾信源消息與發(fā)送天線之間的映射關(guān)系，可以將分層空時(shí)碼分為水平、垂直和對(duì)角3種。各子倌道因多徑袞落而產(chǎn)生不同的袞落特性，接收端則利用這一特性來(lái)提取信怠。接收端首先根裾一定的原則來(lái)確定每一根接收天線上的加權(quán)值，然盾采用迫零檢測(cè)和干擾抵消《個(gè)步驟檢測(cè)倍號(hào)。為獲得更伴的檢測(cè)效果，往往還要經(jīng)過倍號(hào)補(bǔ)償，即根據(jù)接收倌號(hào)的其體情況來(lái)決定不同天線

8、信號(hào)的檢測(cè)順序，保信噪比人的信號(hào)先檢測(cè)出來(lái)，消除其對(duì)艽他弱信號(hào)的影響，從而減少弱倌號(hào)的錯(cuò)誤概率［6］。山于分層空吋碼在解碼吋只利用了倌道