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基于發(fā)射分集的空時碼及其應用
摘要：介紹了基于發(fā)射分集的空時碼的結構和編碼原理，總結分析了基于發(fā)射分集的空時碼在移動通信中的應用和性能特點，并對其研究方向和發(fā)展前景進行了探討。關鍵詞：發(fā)射分集 空時編碼(STC)
發(fā)射分集的概念由接收分集技術引伸而來。它是為減弱信號衰落的效果，使用多個獨立的天線或相關天線陣列，把發(fā)射信號的復本以空間冗余的形式提供給接收端。分集發(fā)射利用不同基站或同一基站中不同位置的天線發(fā)射信號到達移動臺的不相關性，借助移動臺的Rake分集接收功能，分別接收由不同天線或不同基站發(fā)出的信號再分集合并，從而提高系統(tǒng)性能。
空時編碼(STC)是近年來移動通信領域出現(xiàn)的一種新的編碼和信號處理技術，在發(fā)射端和接收端同時使用多個天線進行信息的發(fā)射和接收，在不同天線發(fā)射信號之間引入時域和空域相關，綜合利用時域和空域二維信息，在接收端進行分集接收�？諘r編碼將空間分集、頻率分集及時間分集結合在一起，從通信系統(tǒng)的整體出發(fā)，提高多徑衰落信道的通信質(zhì)量和數(shù)量。
圖1
由于移動用戶的增多，移動通信業(yè)務從單純的語音業(yè)務擴展到多媒體業(yè)務，無線頻譜資源日趨緊張，從而追求盡可能高的頻譜利用率已成為研究的熱點和重點。長時間以來，人們一直致力于開發(fā)高效的編碼、調(diào)制和信號處理技術以提高無線頻譜的效率�；诎l(fā)射分集的空時編碼技術就是能夠有效提高無線頻譜利用率的重要方案之一，這是人們在對發(fā)射分集和空時編碼的重要意義認識的基礎上取得的豐碩成果。
1 基于發(fā)射分集的空時碼編碼原理
基于發(fā)射分集的空時碼分為空時格形碼STTC(Space-Time Trellis Code)和空時分組碼STBC(SpaceTime Block Code)，其編碼原理分別如下。
1．1 空時格形碼(STTC)
空時格形碼是將格形碼與多個天線相結合的一類空時碼。圖1給出了一種空時格形編碼方案。在第k個時刻有b個比特信息輸入到編碼器中，在該編碼器中還包括若干個存儲器，用于存儲k-1，k-2,……．時刻的輸入信息，這些存儲器的個數(shù)由編碼網(wǎng)格圖的狀態(tài)數(shù)決定。輸入的信息經(jīng)過信道編碼器之后有n個輸出，每個輸出在格(Lattice)Z2b內(nèi)取值，然后每個輸出分別送人對應的脈沖形成器，其輸出再送到調(diào)制器，形成規(guī)模為2b的空間內(nèi)的星座點發(fā)送出去。Ckj表示第k個時刻第i個天線上發(fā)送的信息符號星座點。如果在準靜態(tài)衰落條件下，即在一幀信息內(nèi)信道的衰落保持不變，而幀與幀之間的衰落也相互獨立，將lb個輸人比特送人編碼器，把這些比特分為l組，每組b個比特，則重排串符號星座點碼字C11C12…C1nC21C22…C2n…Cl1Cl2…Cln。通過適當?shù)木幋a方式，這種空時編碼方案可分別獲得最佳的分集增益和編碼增益。
1．2 空時分組碼(STBC)
從降低譯碼復雜度出發(fā)，Alamouti提出一種利用兩根發(fā)射天線的傳輸方法。在此基礎上，Tarokh利用廣義正交設計原理將其推廣，提出了空時分組碼的概念。
圖2是空時分組碼編碼原理框圖。輸入信息首先分成兩個符號一組[C1,C2]。經(jīng)過空時分組編碼后，在兩個符號周期內(nèi)，兩天線同
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