(現(xiàn)代電子技術(shù))2010年第21期總第33期通信與信息技術(shù)4差分空時分組編碼的研究劉小群(寶雞文理學(xué)院物理與信息技術(shù)系,陜西寶雞721016)摘要:一般在空時編瑪解碼時接收蝙需要信道狀態(tài)信息(CSI),因而必須獲得精確的信道估計,而差分空時編爲(wèi)(DSTC)耬收端在解瑪時不雩要CSI,因而不霄要信道怙計。在信道衰落快或信息傳輸速率高的情況下,實時而精確的信道估計非常困難或代價太高,此時接收端不能獲得CSI,因而需要差分空時編碼。對非相干系統(tǒng)中空時編碼的編譯碼原理、特點和性能進(jìn)行了分析和比較,并對其中的部分空時編碼給出了具體的實例和仿真結(jié)果。關(guān)鍵詞:非相干系統(tǒng);信道狀態(tài)信息;差分空時編碼;信道估計中圖分類號:TN929.534文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1004373X(2010)21-0013-02Study on Differential Space-Time Coding(Department of Physics and Information Technology, Baoji University of Science and Arts, Baoji 721016, China)bstract: An accurate channel estimation at receiving end is needed for decoding of common space-time coding, while thechannel state information (CSI)and channel estimation are not needed for DSTC. Under the circumstances where wirelesschannels fade very rapidly or the data rate is very high, the channel estimation is too hard or too costly to detect, the dstc isrequired. In this paper, the encoding and decoding theories, features, and performances of space-time coding for incoherentsystem areintroduced, and the comparison between them is presented. The examples and simulation results are proposed.Keywords: incoherent system; channel state information: differential space-time coding: channel estimation0引言提出基于正交設(shè)計的差分空時分組編碼,它用在發(fā)射端和接收端都不需要知道信道狀態(tài)信息,編碼也很簡從相干空時編碼的解碼方式可以看出,接收端需要單,在接收端,解碼也有很低的解碼復(fù)雜度確切知道信道狀態(tài)信息( Channel State Information根據(jù)文獻(xiàn)[45],2根發(fā)射天線基于正交設(shè)計的差CS的情況3,當(dāng)然當(dāng)信道相對于數(shù)據(jù)傳輸速率緩慢分STBC原理框圖如圖1所示變化時,發(fā)射機(jī)可以通過發(fā)送訓(xùn)練序列進(jìn)行信道檢測使接收機(jī)能夠進(jìn)行正確的信道估計,接收機(jī)要獲得理想的信道狀態(tài)信息(CSI),可以用相干檢測的方法解碼。編碼器但是,在高速移動的環(huán)境下或者信道衰落條件快速變化而使信道變化很快的時候,就很難準(zhǔn)確地進(jìn)行信道估計圖12根發(fā)射天線時的差分STBC原理框圖或者準(zhǔn)確進(jìn)行信道估計的代價很高,此時接收機(jī)不能獲首先發(fā)射2個參考信號x1和x2,發(fā)送的碼字矩陣得理想的信道狀態(tài)信息因此如何設(shè)計不需要信道估采用 Alamo方案:計也能取得良好誤碼性能的空時編碼顯得十分重要。酉空時碼和差分空時碼就是根據(jù)這個要求提出的。本文首先重點介紹了正交設(shè)計的差分空時編碼的編譯碼發(fā)射機(jī)在第一個符號周期從兩根發(fā)射天線發(fā)射的符原理,然后對差分空時編碼的性能進(jìn)行了仿真。號向量是x2=[x,x],在第二個符號周期從兩根發(fā)射差分編碼方法天線發(fā)射的符號向量是x=[-x2,x丁,這兩次發(fā)射信號不攜帶信息,只是作為參考信號,以后發(fā)射機(jī)采用差分Tarokh等人根據(jù)單天線條件下的差分編碼思想,方式對數(shù)據(jù)編碼進(jìn)行發(fā)射,假設(shè)在第2-1(t≥2)個符號周期從第一根和第二根發(fā)射天線發(fā)射的符號分別是x21收稿日期:201005-31基金項目:寶雞文理學(xué)院項目(zK09134)和x2,在第2t個符號周期從第一根和第二根發(fā)射天線13無線通信劉小群:差分空時分組編碼的研究發(fā)射的符號分別是一x2和x1在第2t+1個符號周N=(x21,x2+2)Hh1+n2+H(x2x1,x)H+期,一組2m個比特到達(dá)編碼器,并產(chǎn)生對應(yīng)的系數(shù)向量(R1,R),編碼器根據(jù)前兩個符號周期發(fā)射的符號向N2=(xm1,x2+2)h是+m:F(-x,x)H⊥(10)量和當(dāng)前系數(shù)向量(R1,R2)計算出后續(xù)兩次發(fā)射的符號:從式(9)可以看出,對于給定的信道衰落系數(shù)h1和(x2+1,1x22)=R1(x2x1,x2)+R2(一x,x1)(2)h2,判決統(tǒng)計信號向量(R,R2)是差分系數(shù)向量(R1,根據(jù)x2n+1和x2+2進(jìn)行 Alamouti編碼在第2t+1R2)的函數(shù)。系數(shù)向量集合v中所有的系數(shù)向量長度和2t+2個符號周期發(fā)射信號,以后一直按照這種方式相等接收機(jī)選擇到判決統(tǒng)計信號向量(R1,R2)歐氏距發(fā)射信號離最近的系數(shù)向量作為解碼輸出,然后再反射到比特分調(diào)制符號的星座圖A一般選用PSK方式。對于組,從而恢復(fù)出發(fā)射比特信息2mPSK,由于2根發(fā)射天線,為了歸一化發(fā)射符號功率,使每個符號周期發(fā)射符號向量的功率是1。星座圖3.仿真結(jié)果可以表示為Matlab仿真參數(shù): frame length=180; Number of根據(jù)式會,k=0,1,,2-1.、()pks圖是2根發(fā)射天線、1根接收天線時相A干和差分QPSK調(diào)制的空時分組碼的性能曲線圖,它的系數(shù)可寫為:21+xt+2x2(4)R22r+12對于給定的星座圖和參考信號,有2m個不同的系數(shù)向量對應(yīng)于不同的信號向量。系數(shù)向量構(gòu)成的集合V中,任意一組2m個信息比特和其中的一個系數(shù)向量是一一對應(yīng)的關(guān)系。2差分解碼方法假設(shè)有1根接收天線,y,m1分別表示第t個符號圍2N=2,Ng=1時相干和非相干周期的接收信號和噪聲,h1,h2是在第t個符號周期分QPSK調(diào)制的STBC的性能別從第一根發(fā)射天線和第二根發(fā)射天線到接收天線的從圖2可以看出,兩根曲線平行,這是因為兩種方信道衰落系數(shù),那么有下面的接收方程口:案都采用的是(2,1)系統(tǒng),提供相同的分集增益,而分集yzr-1= hiIzr-1+h2I2 +nzrl增益決定了曲線下降的曲率但是差分編碼方案比相應(yīng)yu =-hrrithiIihtn2r的相干檢測性能差大約3dB。另外,8-PSK調(diào)制下的(5)性能比4-PSK調(diào)制的差,這是因為調(diào)制階數(shù)越高,信號y2+1=h1x2+1+h2x2+t+n2+1之間的差別越小,要達(dá)到相同的性能,需要的信噪比越y(tǒng)+2=-h1x2+2+h2x2i+1+m2+2大,所以性能越差。(6)n2-1=(n2x1,n2)非相關(guān)檢測比相關(guān)檢測性能如預(yù)料的一樣差3dB,(尤其在高信噪比時。但是差分檢測帶來的好處是發(fā)射式(9)寫成向量的形式為:端和接收端都無需知道信道的狀態(tài)信息,所以不需要發(fā)(y21,yi)=(xt-,x2)H+m2-1射訓(xùn)練序列進(jìn)行信道估計,這不僅能簡化接收端,而且(y2+1,yi+2)=(xH1,xh)H+m+(8)節(jié)省了資源。(yax-y21)=(-x2,x21)H+m2考文解碼的判決統(tǒng)計信號經(jīng)過整理為:[1]張國珍MIMO系統(tǒng)中的空時編碼技術(shù)的研究[D]烏魯木(R:1,R2)=(h12+|h2|2)(R1,R2)+(N,N2)(9)齊:新疆大學(xué),2006式中(下轉(zhuǎn)第17頁)現(xiàn)代電子技術(shù)》2010年第21期總第332期>通信與信息技術(shù)后的仿真波形如圖3所示。線電實現(xiàn)結(jié)構(gòu)及其參數(shù)設(shè)計,包括擴(kuò)頻偽碼類型、擴(kuò)頻增益、中頻選取、偽碼同步電路等,并用 Matlab仿真了該方案。仿真結(jié)果表明方案的可行性同時表明該設(shè)計方案具有體積小,靈活性好,低功耗,擴(kuò)展性強(qiáng)等優(yōu)點參考文獻(xiàn)解擴(kuò)后的信號功率(b)解擴(kuò)后的Q路信號功率道[1]楊小牛,樓才義,徐建良,等,軟件無線電原理與應(yīng)3偽瑪解擴(kuò)后信號波用[M].北京:電子工業(yè)出版社,2001[2] TUTTLEBEE Walter.軟件無線電技術(shù)與實現(xiàn)由圖3可以看出,信號經(jīng)過相關(guān)解擴(kuò)處理后,有用[M.楊小牛,樓才義,鄒少丞,等譯.北京:電子工信號被解擴(kuò),其功率譜集中于信息帶寬內(nèi)。而無用信號業(yè)出版社,2004.通過相關(guān)器后,頻譜雖然大大的展寬了,但信號在整個[3]張曉輝,中頻直擴(kuò)通信系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[門]科學(xué)技術(shù)與頻帶內(nèi)的能量不變。工程,2009(11):3086-3089解擴(kuò)后的信號經(jīng)過低通濾波,信息解調(diào)后得到如[4]唐睿陳霞談?wù)褫x,軟件無線電的數(shù)字中頻技術(shù)在 WCDMA圖4所示。接收到的擴(kuò)頻信號經(jīng)過正交下變頻、抽取濾基站中的應(yīng)用[]北京交通大學(xué)學(xué)報,2005(5):27-30波偽碼同步低通濾波和信息解調(diào)后得到的信息數(shù)據(jù)5]劉波粒,劉彩霞直擴(kuò)通信系統(tǒng)中軟件無線電的建模與實現(xiàn)與所發(fā)送的信息數(shù)據(jù)完全一樣。[J.電訊技術(shù),2004(6):163-1[6]牛海,鄭劍云,朱義勝,基于 Simulink的直擴(kuò)通信仿真研究[].艦船電子對抗,2008(5):10-16.[冂]王亞飛,袁玉東,許淑芳.基于 Simulink的直擴(kuò)系統(tǒng)中判決模塊設(shè)計[C].2009系統(tǒng)仿真技術(shù)及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會議論文集.合肥:中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社,2009:249-251[8]許文斌中頻數(shù)字化直擴(kuò)通信終端的研究與實現(xiàn)[D]杭州:杭州電子科技大學(xué),2004.[9]程偉,左繼章許悅雷,等擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的中頻數(shù)字化處理圖4解調(diào)出來的信息技術(shù)[.電訊技術(shù),2003(2):33-37L10] TANTARTANS S, LAN A W, VINCENT P J. 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