四發(fā)天線DSTTD編碼系統(tǒng)性能分析

王猛　鄒明莉　冷述厚　劉松　戴清杰

摘要：在無線通信系統(tǒng)中，適合多輸入多輸出（MIM0）天線技術(shù)的空時(shí)編碼技術(shù)能夠明顯地提高系統(tǒng)的容量，改善無線通信系統(tǒng)的性能。文章在空時(shí)分組碼（STBC）基礎(chǔ)上，對(duì)四發(fā)射天線DSTTD編碼系統(tǒng)進(jìn)行了編譯碼介紹，并進(jìn)行了誤碼性能的仿真，最后得出結(jié)論。

關(guān)鍵詞：多輸入多輸出；空時(shí)編碼；DSTTD

信息論領(lǐng)域的研究表明，無線衰落信道環(huán)境下，采用多輸入多輸出（MIMO）天線技術(shù)可以顯著地提高系統(tǒng)的容量，并改善無線通信系統(tǒng)的性能，非常適合下一代移動(dòng)通信系統(tǒng)對(duì)高速率、高流量業(yè)務(wù)的要求。適合MIMO系統(tǒng)的空時(shí)編碼技術(shù)可以使MIM0系統(tǒng)容量接近理論容量，且可以有效地對(duì)抗多徑信道引起的干擾，提高系統(tǒng)的性能。1998年Alamouti提出的發(fā)射分集技術(shù)——空時(shí)分組碼（STBC），由于其簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)和良好的性能得到了廣泛地研究，并很快進(jìn)入3GPP標(biāo)準(zhǔn)。本文在此基礎(chǔ)上討論了四發(fā)天線DSTTD編碼系統(tǒng)，采用排序串行干擾抵消譯碼算法（OSIC），仿真編碼的誤碼性能。

文章第一部分給出了STTD系統(tǒng)的模型，討論接收端的接收信號(hào)模型；接著，給出了編碼方式，介紹了排序串行干擾抵消算法。在第三部分，對(duì)編碼算法進(jìn)行誤碼性能仿真。最后，得出結(jié)論。

1 系統(tǒng)模型

發(fā)射端均采用STBC編碼，即發(fā)射的數(shù)據(jù)均進(jìn)行簡(jiǎn)單的兩發(fā)天線的Alamouti編碼，該編碼方案稱為DSTTD（doubleSTTD）。本文以四發(fā)射天線四接收天線的MIMO系統(tǒng)作為研究對(duì)象，STTD編碼系統(tǒng)模型如圖1所示。發(fā)射天線分為兩組，一、二發(fā)射天線分為一組，三、四天線分為一組。兩組均采用Alamouti空時(shí)編碼。具體實(shí)現(xiàn)過程在第二部分給出。信號(hào)在發(fā)射端經(jīng)過調(diào)制、串并變換和編碼以后，通過天線發(fā)射出去，經(jīng)過MIMO信道到達(dá)接收端。在接收端分別進(jìn)行空時(shí)譯碼、并串變換和解調(diào)，檢測(cè)出發(fā)射序列。在信號(hào)通過信道時(shí)，假設(shè)信道服從準(zhǔn)靜態(tài)平坦Rayleigh衰落信道高斯。假設(shè)發(fā)送端未知信道狀態(tài)信息（CSI），而接收端對(duì)信道狀態(tài)信息進(jìn)行精確估計(jì)，即接收端獲得理想信道狀態(tài)信息。

設(shè)在T個(gè)符號(hào)周期內(nèi)發(fā)送的空時(shí)編碼矩陣為C，則四根接收天線上的信號(hào)為

r_i（t）表示第i根接收天線在第t時(shí)刻接收到的信號(hào)，h_ij相互獨(dú)立，表示發(fā)送天線i到接收天線j的信道增益系數(shù)，服從均值為0、方差為0.5的高斯分布。W為均值為0的加性高斯白噪聲，n_i（t）表示第i根接收天線在第t時(shí)刻接收到的噪聲信號(hào)。編碼矩陣C根據(jù)發(fā)射端采用的編碼組合方式而定，如圖1所示。

在對(duì)接收端的信號(hào)進(jìn)行譯碼時(shí)，只要對(duì)信道轉(zhuǎn)移矩陣進(jìn)行相應(yīng)地處理，其譯碼算法可以采用常用的迫零算法（ZF）、最小均方誤差算法（MMSE）、QR分解算法等。這里采用VBLAST的經(jīng)典Go1den譯碼算法一排序串行干擾抵消算法（OSIC），因?yàn)樵撍惴ǖ淖g碼性能比較好。其算法的過程如下：