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空時(shí)網(wǎng)格編碼和OFDM相結(jié)合的通信系統(tǒng)性能仿真分析
摘要：簡(jiǎn)單研究了空時(shí)網(wǎng)格編碼和OFDM相結(jié)合的理論基礎(chǔ)，詳細(xì)介紹了空時(shí)編碼和OFDM相結(jié)合的通信系統(tǒng)，通過(guò)仿真分析了該系統(tǒng)在高斯白噪聲信道和頻率選擇性衰落信道下的系統(tǒng)性能。關(guān)鍵詞：空時(shí)網(wǎng)格編碼 OFDM 高斯白噪聲信道 頻率選擇性衰落信道
Vahid Tarokh等提出了空時(shí)網(wǎng)格編碼系統(tǒng)模型，給出了編碼設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和構(gòu)造方法，接收端采用Viterbi算法進(jìn)行譯碼�？諘r(shí)網(wǎng)格編碼可以有效地提高信道容量，同時(shí)還具有空間分集增益和編碼增益；OFDM可以有效對(duì)抗多徑干擾，消除符號(hào)間干擾。因此，廣大學(xué)者和研究人員普遍傾向于在第四代移動(dòng)通信中采用0FDM和空時(shí)編碼相結(jié)合的通信系統(tǒng)。本文就空時(shí)網(wǎng)格編碼和0FDM相結(jié)合的通信系統(tǒng)性能進(jìn)行了理論分析和仿真分析。
1 空時(shí)網(wǎng)格編碼和OFDM相結(jié)合的理論基礎(chǔ)
空時(shí)網(wǎng)格編碼的譯碼是假設(shè)信道為準(zhǔn)平坦衰落信道，即在一個(gè)發(fā)送信號(hào)的周期內(nèi)，信道的衰落因子保持不變；只有在這個(gè)基礎(chǔ)上才能采用最大似然譯碼。然而在多徑信道下，只有當(dāng)：Bs<<Bc，Tc，Ts>>σr，其中Bs是信號(hào)帶寬，Bc是信道的相干帶寬，Ts是信號(hào)帶寬的倒數(shù)，σr是時(shí)延擴(kuò)展，才能假設(shè)信道是乎坦衰落信道。當(dāng)發(fā)送的數(shù)據(jù)速率較低時(shí)，完全可以滿足以上條件；但當(dāng)發(fā)送的數(shù)據(jù)速率較高時(shí)，這時(shí)：Bs>Bc,Ts<σr，信道為頻率選擇性衰落信道，顯然再也不能假設(shè)信道為平坦衰落信道了，這樣就無(wú)法直接采用空時(shí)網(wǎng)格編碼。那么在高速無(wú)線通信中如何采用空時(shí)編碼呢?這時(shí)可以利用OFDM。高速的數(shù)據(jù)比特經(jīng)過(guò)OFDM調(diào)制后，轉(zhuǎn)變成周期較長(zhǎng)的0FDM碼元，然后再送入信道。由于OFDM碼元周期較長(zhǎng)，它完全可以滿足平坦衰落信道的條件，這時(shí)多徑信道為平坦衰落信道，可以采用空時(shí)網(wǎng)格編碼。
圖1
2 空時(shí)網(wǎng)格編碼和OFDM相結(jié)合的通信系統(tǒng)
空時(shí)網(wǎng)格編碼和0FDM相結(jié)合通信系統(tǒng)發(fā)射端框圖如圖1所示。將要發(fā)送的數(shù)據(jù)信息比特經(jīng)過(guò)串／并變換，形成n路并行的數(shù)據(jù)比特流。這n路并行的數(shù)據(jù)比特流送入n個(gè)空時(shí)網(wǎng)格編碼器。在文獻(xiàn)[1]中給出了空時(shí)網(wǎng)格編碼器的構(gòu)造。每一個(gè)空時(shí)網(wǎng)格編碼器同時(shí)輸出2路數(shù)據(jù)信息：D1i(t)和D2i(t)(i＝1，2,……n；代表第i路編碼器輸出)，其中D1i(t)對(duì)應(yīng)第一個(gè)發(fā)射天線的數(shù)據(jù)信息，D2i(t)對(duì)應(yīng)第2個(gè)發(fā)射天線的數(shù)據(jù)信息。然后n路的D1i(t)(i＝1，2……，n)經(jīng)過(guò)傅立葉逆變換，加上循環(huán)前綴形成一個(gè)OFDM碼元。n路的D2i(t)(i＝1，2,……，n)也經(jīng)過(guò)傅立葉逆變換，加上循環(huán)前綴形成另一個(gè)OFDM碼元。為了進(jìn)行信道估計(jì)筆者引入了訓(xùn)練符號(hào)；訓(xùn)練符號(hào)經(jīng)過(guò)串／并變換，形成n路并行的符號(hào)流；這n路并行的符號(hào)流被送入n個(gè)空時(shí)網(wǎng)格編碼器。每個(gè)空時(shí)網(wǎng)格編碼器同時(shí)輸出 2路符號(hào)信息：T1i(t)和T2i(t)(i＝1，2，……n；i代表第i路編碼器輸出)。n個(gè)T1i(t)和T2i(t)分別經(jīng)過(guò)傅立葉逆變換，加上循環(huán)前綴后形成另外兩個(gè)OFDM碼元。然后按照?qǐng)D2的幀格式分別進(jìn)行打包，打包后的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)數(shù)模變換形成s1(t)和s2(t)，分別同時(shí)通過(guò)第1個(gè)發(fā)射天線、第2個(gè)發(fā)射天線發(fā)送出去。
采用圖2
[1] [2] [3]
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