基于发射分集的空时码及其应用

ki+jsin(wct)Wkq)
　　
　　TB1=-s2·(cos(wct)Wki+jsin(wct)Wkq)
　　
　　TB2=-s1·(cos(wct)Wki+jsin(wct)Wkq)
　　
　　假设两根天线是相互独立的，两个独立的衰落信道的冲激响应分别为h1、h2，则接收的信号为：
　　
　　
　　
　　对(3)式进行载波和扩频解调，解调后得到I、Q两路数字信号，送人最大似然判决器，进行最大似然解码。
　　
　　3基于发射分集的空时码的性能分析
　　
　　基于发射分集的空时码集发射分集与空时编码于一体，具有较好的频率和功率有效性，大大改善了移动通信系统的信息容量和信息率，充分利用了无线频谱资源。实验仿真表明，基于发射分集的空时码频带利用率可达到20～40bps／Hz，空时格形码和空时分组码均可达到系统提供的最大分集增益。
　　
　　由于空时格形码考虑了前后输入的关联，它除了可以获得分集增益外还可以在不牺牲系统带宽的前提下获得一定的编码增益。因此，它比空时分组码具有更好的性能，抗衰落能力较强。窆时格形码的主要缺点是编码时搜索好码比较困难，译码过程也比较复杂。对于发射天线数固定的空时格形码而言，其译码复杂度(由译码器网格图中的状态数来衡量)将随着传输速率的增加呈指数增加。空时格形码另外两个缺点是：采用软输入软输出的最大后验概率MAP算法译码时译码延时较大，对于语音业务来说无法忍受；码优化难度大，串行级联系统的STYC码优化准则目前还没有确立。正是由于以上问题的存在，空时格形码的实用化进程比较缓慢，实现难度较大。
　　
　　空时分组码构造容易，译码简单。通过编码正交设计，发射分集获得了两个显著特性：一是正交设计使系统在全分集时提供了最大的发送速率，因而没有损失传送带宽；二是应用编码矩阵列之间的正交性，接收端获得最佳信噪比，可以用最简单的最大似然解码算法进行解码。空时分组码的主要缺点是性能改善有限，不能像空时格形码一样通过增加状态数来改善性能，抗衰落性能也不是很理想。此外，在译码时需要知道准确的信道衰落系数，这就要求发射端发射不同的导频序列，接收端采用大量的信道估计运算，才可以达到空时分集效果。当空时分组码与交织技术结合使用时，性能则有较大改善。根据正交设计理论的空时分组码虽然不能获得编码增益，却具有很低的译码复杂度，并且还可能得到最大的发射分集增益，所以已经被正式列入WCDMA提案中。
　　
　　图5
　　
　　4基于发射分集的空时码的研究方向和发展展望
　　
　　当前空时格形码的设计中主要使用内积距离和汉明距离，在空时格码编码中如何寻找更合适的设计准则是一个值得深入研究的方向。V．Tarokh等人虽然给出了RayleighRicean信道下的性能限，但是仍然缺乏更进一步对衰落信道的容量分析。空时格形码与其它技术的结合(如智能天线、多用户检测和多重格码调制MTCM的结合)已成为研究的热点。
　　
　　正交设计是空时分组码的核心。虽然目前已有实正交和复正交设计方案，但正交设计
　　
　　
　　
　　仍然有研究的必要。为使对方接收机具有最佳的性能，将空时分组码与功率控制相结合调整单根发射天线的功率及相位，也是研究的方向之一。再者由于空时分组码具有相对简单的译码算法和较好的性能，所以存在将空时码与其它前沿技术相结合的可能。例如，正交频分复用(OFDM)是当今研究的热点之一，将空时分组码与OFDM相结合，不但可以得到极佳的性能，而且还可以有效地降低OFDM盲信道估计的难度。
　　
　　基于发射分集的空时码是近年来提出的一项充满希望的关键技术。在当前频谱资源日趋紧张的情况下，人们必须不断挖掘频谱资源潜力，以满足日益增长的移动多媒体通信业务的需求。研究表明，基于发射分集的空时码是提高无线频谱利用率的最有效的方法之一，必将在未来的移动通信系统中得到广泛的应用。但同时也应看到，空时码的系统理论分析还有许多待完善的地方，而且基于发射分集的空时码如何有效地与智能天线技术、多用户检测技术、均衡技术、MTCM技术、OFDM技术等相结合，仍有大量工作需要去做。鉴于此，应大力加强这些方面的研究工作，在核心技术上不断取得突破，在理论上不断成熟和完善，从而在未来的移动通信系统中，使基于发射分集的空时码为提高频谱利用率发挥出更加突出的作用。
　　
　　
　　
　

《基于发射分集的空时码及其应用(第2页)》