第10期電子學(xué)報(bào)Vol 33 No 102005年10月ACTA ELECTRONICA SINICA0ct.2005種性能更優(yōu)的差分酉空時(shí)碼正交旋轉(zhuǎn)信號(hào)星座李君曹海燕韋崗廣州華南理工大學(xué)電信學(xué)院廣東廣州510640)摘要:由于差分酉空時(shí)碼信號(hào)星座點(diǎn)之間的分集乘積是影響系統(tǒng)的重要因素.本文利用代數(shù)理論構(gòu)造岀一種正交旋轉(zhuǎn)的差分酉空時(shí)碼的信號(hào)星座集使得原循環(huán)群星座成為新正交旋轉(zhuǎn)星座的一個(gè)搜索子集以擴(kuò)大信號(hào)星座點(diǎn)之間的分集乘積其誤碼率性能將比原循環(huán)群星座差分酉空時(shí)碼有2dB多的增益關(guān)鍵詞: DUSTM;分集乘積;信號(hào)星座;正交旋轉(zhuǎn)中圖分類號(hào):TN911文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):0372-2112(2005)10-177004A Better Orthogonal Rotation Constellation for DifferentialUnitary Space-Time ModulationLI Jun ,CAO Hai-yan ,WEI GangCollege of Electronic information Engineering South China University of Technology Guangzhou, Guangdong 510640, Chinamthe performance of the DUSTM. Using this constellation the symbol error rate performance is improved about 2dB coding gain over traditional cyclic constellation which is a diagonal unitary matrix consisting of Fourier coefficientsKey words: DUSTM Adiversity product constellation Orthogonal rotation1引言2差分酉空時(shí)編碼調(diào)制 DUSTM)近年來(lái)西空時(shí)編碼調(diào)制( USTM, Unitary Space- Time modu-設(shè)一無(wú)線通信系統(tǒng)具有M根發(fā)射天線,N根接收天線lation)得到了越來(lái)越多的關(guān)注和發(fā)展在USTM提出之前的假設(shè)信道衰落是平坦衰落在T個(gè)符號(hào)周期內(nèi)保持不變,s空時(shí)碼都要求接收端能準(zhǔn)確地估計(jì)出信道狀態(tài)信息(CSI),而表示t時(shí)刻由第m根天線發(fā)射的符號(hào).S表示T個(gè)符號(hào)周期UsIM則無(wú)需信道狀態(tài)信息亦能進(jìn)行有效的譯碼文獻(xiàn)23]內(nèi)由M根天線發(fā)送的信號(hào)矩陣.為得到最大分集增益,T≥將傳統(tǒng)的差分編碼調(diào)制擴(kuò)展到多天線系統(tǒng)中,提岀了差分酉M.本文考慮最小長(zhǎng)度碼字T=M.于是差分酉空時(shí)編碼的信空時(shí)編碼調(diào)制 DUSTM, Differential USTM)在 DUSTM中每個(gè)號(hào)星座集是大小為L(zhǎng)的酉矩陣集合231,={vwv=lu時(shí)刻發(fā)射的信號(hào)矩陣是前一時(shí)刻發(fā)射的信號(hào)矩陣和當(dāng)前時(shí)刻=0,灬…,,L-1},其中上標(biāo)H表示共軛轉(zhuǎn)置,為M×M的數(shù)據(jù)矩陽(yáng)(信號(hào)星座中的元素)的乘積.由于數(shù)據(jù)矩陣之間的單位陣.υ中的每一個(gè)V都是MxM的西矩陣稱為數(shù)據(jù)的分集乘積 diversity product湜誤碼性能優(yōu)劣的重要因素41.矩陣且v=V.在要發(fā)送的信息比特流中每b個(gè)比特為較大的分集乘積對(duì)應(yīng)較好的誤碼性能因此,DSTM的信號(hào)個(gè)數(shù)據(jù)單元每個(gè)數(shù)據(jù)單元映射為信號(hào)星座中的某一個(gè)數(shù)據(jù)星座的設(shè)計(jì)就是盡可能的擴(kuò)大其元素之間的分集乘積.而現(xiàn)矩陣V∈1灬,,L-1}所以L=2.設(shè)發(fā)送信號(hào)矩陣序在幾乎所有的DUsM信號(hào)星座都是基于文獻(xiàn)45提出的列{S};r=12灬,S為第時(shí)刻發(fā)送的信號(hào)矩陣差分發(fā)由傅里葉系數(shù)組成的對(duì)角循環(huán)群陣本文將利用代數(shù)理論對(duì)送方式為S=Vk)S1-1,S0為不包含任何信息的初始化單傅里葉系數(shù)對(duì)角陣進(jìn)行正交旋轉(zhuǎn)變換構(gòu)造出一種正交旋轉(zhuǎn)位陣l1,V()∈,(r)∈01灬…,L-1}在發(fā)送端發(fā)送信的差分酉空時(shí)碼的信號(hào)星座集以擴(kuò)大信號(hào)星座點(diǎn)之間的分集號(hào)S時(shí)則用矩陣形式表示接收信號(hào)為乘積其誤碼率性能在高信噪比下將比文獻(xiàn)45提岀的循環(huán)Y=√pSH+W群星座的差分酉空時(shí)碼有2dB的增益第10期李君:種性能更優(yōu)的差分西空時(shí)碼正交旋轉(zhuǎn)信號(hào)星座1771其中,Y為M×N接收信號(hào)矩陣;S為MκM發(fā)送信號(hào)矩陣;其中kk2灬kw∈』灬,,-1},Rκθ)為正交旋轉(zhuǎn)矩陣,H為M×N復(fù)衰落系數(shù)矩陣其元素[H]=hm為每維均定義為值為0方差為0.5的復(fù)高斯隨機(jī)變量是第m根發(fā)射天線到Rk'10)第n根接收天線的信道復(fù)衰落系數(shù);W為MⅹN噪聲矩陣,M為偶數(shù)其元素W1。=tm為每維均值為0,方差為0.5的復(fù)高斯隨R(k8機(jī)變量.ρ為每根接收天線的平均信噪比.在不知道信道矩陣RK(0)={「Rk'1)H條件下信道傳遞概率密度函數(shù)為4-61Rk20)AYIS)=expt-( yY( Ir+ pSSM為奇t'(I,+pSs")其中π表示為矩陣的跡.因此接收端根據(jù)前一時(shí)刻的接收信R(k'e號(hào)矩陣Y1=√S11H+W和當(dāng)前時(shí)刻接受信號(hào)矩陣(8)公ASH+W1利用式2進(jìn)行無(wú)信道信息條件下的最大似然其中12mMn∈01…1-1,m=LM2:為不超過(guò)碼可得M/2的最大整數(shù),R(廂和R(0)分別為前面所指出的2維(3)和3維正交旋轉(zhuǎn)變換矩陣可以驗(yàn)證R)有以下性質(zhì)其中‖·‖2為F范數(shù)( Frobenius norn),定義為‖A‖=(1IRK0)】=[R()]√t(A"A).所以當(dāng)發(fā)送的數(shù)據(jù)矩陣為v∈而錯(cuò)判為v(2ⅠR0)于RM0)=l1∈υ,V≠V的成對(duì)錯(cuò)誤概率為我們可以通過(guò)搜索k1,k2…,m和k,k2…,kM使其成為P= Pimin.-vY-12la-b=1AB.當(dāng)λ=1和λ=1OC|/OB14,L為32時(shí),正交旋轉(zhuǎn)信號(hào)星座誤碼性能較之循環(huán)星座有時(shí),a-λb=1a-b1.但是當(dāng)φ≥π/2時(shí)如圖2所示同樣3B左右的增益.這些性能的改善源自于正交旋轉(zhuǎn)星座的擴(kuò)的分析得出不存在λ∈[-1,)得|AP|=|a-b1>|a-b大了循環(huán)星座的分集乘積表1顯示了兩種信號(hào)星座的分集1=|AB|但至少A=1可以使得|a-Ab|=1a-b|成立.當(dāng)乘積的數(shù)值對(duì)比=/2時(shí)A=-1亦能使得|a-Ab|=1a-b|成立SNR/dB圖1中