基于著分時分組碼的OFDM系綿的性能分析陳靜(南京郵電大學(xué)通信與信息工程學(xué)院南京210003)摘要本文介紹了差分空時分組碼的編譯碼原理,研究了采用差分空時分組碼的OFDM系統(tǒng)( DSTBC-OFDM)性能,仿真結(jié)果表明, DSTBC-OFDM系統(tǒng)的性能隨著子載波數(shù)及子信道數(shù)的增加而提高。通過仿真還證明了多天線技術(shù)與OFDM技術(shù)相結(jié)合,系統(tǒng)性能可得到提高,更適用于多徑無線信道,而且采用差分編碼技術(shù),接收端不需要信道估計,可以大大降低接收機(jī)的復(fù)雜度。關(guān)鍵詞多輸入多輸出正交頻分復(fù)用差分空時分組碼多徑信道子載波1引言送天線數(shù)目較多時也變得越來越困難,這將嚴(yán)重制約這些空時編碼的應(yīng)用。因此, Tarokh和 Jafarkhani移動通信的不斷發(fā)展和人們對通信需求的日益在空時分組碼理論的基礎(chǔ)上,提出了基于正交設(shè)計增長,要求在有效的頻譜資源上實現(xiàn)綜合業(yè)務(wù)的快的差分空時分組碼,該方案提供了簡單的差分編碼速傳輸,需要頻譜效率極高的技術(shù)。OFDM技術(shù),利和譯碼的方法。對于單天線系統(tǒng),差分相移鍵控用多載波之間的正交性,高效利用頻譜資源MMO(DSK)編碼,不要進(jìn)行信道估計,該差分方案已經(jīng)( Multiple Input Multiple Output)技術(shù),可以在不增加在實際蜂窩移動通信系統(tǒng)中廣泛使用。例如美國數(shù)帶寬的情況下,成倍的提高通信系統(tǒng)的容量和頻譜字蜂窩系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)IS54就使用了-DSK。本文利用率,一般的MIMO技術(shù)僅適用于平坦衰落信道,將差分方案擴(kuò)展到MMO系統(tǒng)中,主要介紹了基于而OFDM技術(shù)可以將一個頻率選擇性衰落信道分割成若干并行的平坦衰落子信道,所以在MMO系統(tǒng)正交設(shè)計的差分空時分組碼,并以兩發(fā)一收的MI中采用OFDM技術(shù)能夠?qū)购蜏p小多徑傳輸引起的MO-OFDM系統(tǒng)為例,對其在M1225信道下的性能碼間干擾,使信道更符合MMo技術(shù)所需的傳輸特進(jìn)行了仿真和分析。性2差分空時分組碼編譯碼原理目前空時編碼技術(shù)主要包括分層空時碼,空時分組編碼空時網(wǎng)格編碼。上述各類空時碼的研究均21差分空時分組碼編碼原理是在準(zhǔn)靜態(tài)衰落信道條件下進(jìn)行的,且需要信道信當(dāng)發(fā)射天線數(shù)為2時,該方案首先發(fā)送兩個參息進(jìn)行信道估計。然而在實際無線通信系統(tǒng)中,并不考調(diào)制信號x1和x2。根據(jù) Alamouti提出的空時分組能保證這個假設(shè)條件,信道估計在衰落較快或者發(fā)碼論,發(fā)送端在t=1時刻,從兩根天線同時發(fā)送信號x1和x2,并在t=2時刻,從兩根天線發(fā)送信號x2根天線的基帶信號的總發(fā)射功率為1。和x1。這兩次傳輸不攜帶任何數(shù)據(jù)信息。然后,發(fā)送任何一個復(fù)信號矢量(x21,x22)都可以唯一的端采用差分方式對后面待發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼并用“和(-x2,x)正交基表示。表達(dá)式的系按如下方式進(jìn)行發(fā)送。數(shù)為在2+1時刻,編碼器根據(jù)先前發(fā)送的信號和差分矢量,計算后面要傳輸?shù)恼{(diào)制符號為M2=-x2+1x2+x2+2x21(4)(x21,x2)=M1(x21,x2)+M2(-x2,x21)(1)對于給定星座A和參考矢量(x21,x2)來說,有因此,在2+1時刻分別從發(fā)射天線1和2發(fā)送2個不同的差分矢量(MM,),對應(yīng)于2個不同的信號x;和x2,在2+2時刻分別從發(fā)射天線1和2信號矢量(x21,x2)因此,一個2b信息比特的分組發(fā)送一x2和x2,重復(fù)這一過程直到數(shù)據(jù)幀結(jié)束。與差分矢量M之間存在一一對應(yīng)的關(guān)系。由此可見,2+1和2+2時刻發(fā)送的信號可以表22差分空時分組碼譯碼原理為時刻2-1和2的線性組合。線性組合的系數(shù)設(shè)只有一根接收天線。r表示時刻t接收到的信(MM2)為差分矢量,由該時刻發(fā)送的數(shù)據(jù)決定。差號,n表示時刻t的噪聲采樣,和h表示時刻t從分空時分組碼的關(guān)鍵步驟是計算一組差分矢量集發(fā)射天線1和2到接收天線的衰落系數(shù)。2-1、2、M,并將發(fā)送的信息比特映射到這個差分矢量集。下2+1和2+2時刻的接收信號可以表示為B,面介紹如何得到差分矢量的元素。廠2+1,r2+2設(shè)信息比特星座集為2-PSKh, h,令H且N2=(n21,n2)N2=(n2,2τkyl;k=0,1,2,…,2式中,信號幅度除以√2,功率歸一化,這樣兩接收信號可以表示為hstn2=((2+12(2(xmx2:+xx2)+(xnx:)BN2+N(x2:2)+M12,(5n-2:=(12+1221(-x1:x+2x2:)+(x212)BN2+N21H(22:)+N212,(6)我們可以令M1=2r2-1+r2+2r2N2=(x21x2)HN21+N21B(x21x2)+N2nN2M2=2+12-7222N=(x. x,HN,N,.H(-X. x,)+N.N則根據(jù)式(5)和(6)(M1M2)是差分矢量(MM2)的相應(yīng)函數(shù)。由于集MM1=2,h+252=(12+1)M+y(7)中的所有差分矢量都具有相等的長度,因此接收端Mh212M2+2(8)可從M中選擇一個與判決統(tǒng)計矢量(M,M2)的最近判決統(tǒng)計信號矢量可表示為的差分矢量。然后逆映射,進(jìn)行譯碼。(MM=(1+1(MM1)+(所9)23 DSTBC-OFDM系統(tǒng)框架圖DSTBC-OFDM系統(tǒng)框架如圖1所示,以兩發(fā)對于給定的信道h1和h2,判決統(tǒng)計信號矢量收的系統(tǒng)為例。待發(fā)送的數(shù)據(jù)先進(jìn)行差分空時分組channel A。3.1各差分系統(tǒng)間的性能比較P圖2給出了采用 DQPSK調(diào)制的OFDMDSTBC系統(tǒng),采用兩發(fā)一收的差分空時分組碼系統(tǒng)和采用兩發(fā)一收差分空時分組碼的OFDM系統(tǒng)三種差分系統(tǒng)的性能比較。從圖中可以看出,采用兩發(fā)一收差分空時分組碼的OFDM系統(tǒng)的性能最好,單天線 DQPSK調(diào)制的OFDM系統(tǒng)性能最差。在102≤BER≤10的情況下,兩天線系統(tǒng)比單天線系統(tǒng)的性能圖1 DSTBC-OFDM系統(tǒng)框架圖提高了2dB左右,兩天線OFDM系統(tǒng)比單純的兩天線系統(tǒng)的性能又提高了差不多編碼STBC),經(jīng)差分調(diào)制后的符號分到各自的天2dB。可見,MIMO與OFDM兩者的結(jié)合更適線上,然后每根天線單獨進(jìn)行OFDM調(diào)制,即將每個用于多徑無線信道。天線上的信號串并變換(SP)到p個子載波上,反傅32子載波數(shù)對系統(tǒng)性能的影響里葉變換(IFT),加循環(huán)前綴(CP),再并串變化圖3給出了 DSTBC-OFDM系統(tǒng)在子載波數(shù)分(S/P)成一行,從各自的天線上發(fā)出。經(jīng)過信道,接收別為64、128、256的情況下的系統(tǒng)性能(信道的多普端進(jìn)行一系列的反變換,最后差分譯碼,選擇和集M勒頻移=50Hz)從圖中可以看出,隨著子載波數(shù)的中最接近的差分矢量,通過逆映射估計出發(fā)送的原增加,系統(tǒng)的誤碼率會降低系統(tǒng)性能得到改善。始序列。3系統(tǒng)仿真和性能分析系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置:載波頻率()為90MTHz,樣率()為4 Mbit/s,子載波數(shù)(p)為256,循環(huán)前綴(CP)為32,發(fā)送天線數(shù)為2,接收天線數(shù)為1。信道模型采用ETSI的UTRA(UMTS陸地?zé)o線接入)信道模型81012141618SNR(dB)圖3子載波數(shù)對 DSTBC-OFDM系統(tǒng)性能的影響33不同的多徑信道對 DSTBC-OFDM系統(tǒng)性能的影響圖4給出了 DSTBC-OFDM系統(tǒng)在不同的多徑信道環(huán)境下的性能比較,多徑信道的徑數(shù)分別為2徑,3徑和6徑。從圖中可以看出,隨著信道多徑數(shù)SNR(dB)的增多,系統(tǒng)的誤碼率明顯降低,提高了系統(tǒng)的性圖2三個差分系統(tǒng)的性能比較能。在10≤BER≤10的情況下,由于多徑分集增益,通過6徑信道的系統(tǒng)性能比通過3徑信道的系統(tǒng)性能好大約1dB,比2徑信道的要好4dB左multip athe右4結(jié)論輔排排理排本文主要對基于正交的差分空時分組碼的編厘m里電里電里譯碼原理進(jìn)行了詳細(xì)的介紹,并將其應(yīng)用在OFDM系統(tǒng)中,并對所得系統(tǒng)在M1225信道下的性能進(jìn)行了仿真比較。仿真結(jié)果表明,子載波數(shù)越搏想想多,該系統(tǒng)的性能越好,同時該系統(tǒng)可以在不同的多徑信道下,可獲得多徑增益。本文還比較了單天線OFDM系統(tǒng),多天線系統(tǒng)和多天線OFDM系統(tǒng)101214161820三種不同的采用差分調(diào)制系統(tǒng)的性能,其中采用NR(dB)兩發(fā)一收的差分空時分組碼的OFDM系統(tǒng)性能最好,說明MMO與OFDM兩者的結(jié)合更加適用于圖4不同的多徑信道對 DSTBC-OFDM系統(tǒng)系統(tǒng)性能的影響多徑無線環(huán)境。參考文獻(xiàn)[11 Yang H. 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Therefore, it is well tailor for the multi-paths wireless channel. In addition, when usingdifferential coding technology, channel estimation is not necessary in the receiver, which can reduce the complexity of the receiverKey words MIMO, OFDM, DSTBC, multi-path, subcarrier