空时编码技术.ppt

空时编码技术

;空时编码在不同天线所发送的信号中引入时间和空间的相关性,从而不用牺牲带宽就可以为接收端提供不编码系统所没有的分集增益和编码增益。

20世纪80年代中期所做的关于天线分集对于无线通信容量的重要性的开创性工作。空时编码是一种能获取更高数据传输率的信号编码技术，是空间传输信号和时间传输信号的结合，实质上就是空间和时间二维的处理相结合的方法。在新一代移动通信系统中，空间上采用多发多收天线的空间分集来提高无线通信系统的容量和信息率；在时间上把不同信号在不同时隙内使用同一个天线发射，使接收端可以分集接收。用这样的方法可以获得分集和编码增益，从而实现高速率的传输。现在是第三代移动通信系统中提高频谱利用率的一项技术。空时编码的有效工作需要在发射和接收端使用多个天线,因为空时编码同时利用时间和空间两维来构造码字,这样才能有效抵消衰落,提高功率效率；并且能够在传输信道中实现并行的多路传送,提高频谱。需要说明的是,空时编码技术因为属于分集的范畴,所以要求在多散射体的多径情况下应用,天线间距应适当拉开以保证发射、接收信号的相互独立性,以充分利用多散射体所造成的多径。;空时编码的概念：空时编码在不同天线所发送的信号中引入时间和空间的相关性,从而不用牺牲带宽就可以为接收端提供不编码系统所没有的分集增益和编码增益。空时编码的根本工作原理如下:从信源给出的信息数据流,到达空时编码器后,形成同时从许多个发射天线上发射出去的矢量输出,称这些调制符号为空时符号(STS)或者空时矢量符(STVS)。与通常用一个复数表示调制符号类似(复的基带表示),一个空时矢量符STVS可以表示成为一个复数的矢量,矢量中数的个数等于发射天线的个数。;1空时分组码

正交空时分组编码(OSTBC)包括两大类:⑴空时发射分集(STTD),最初上Alamouti于1998年以两个发射天线的简单发射分集技术为例提出,其根本思想类似于接收分集中的最大比接收合并MRRC，然后经V.Tarokh等人于1999年利用正交化设计思想推广到多天线情况,称为空时分组编码。数据经过空时编码后,编码数据分为多个支??数据流,分别经过多个发射天线同时发射出去；接收端的最大似然译码可以通过把不同天线发射的数据解偶来得到更简单的实现形式,利用的是空时码字矩阵的正交性从而得到基于线性处理的最大似然译码算法。⑵正交发射分集(OTD),由Motorola做为cdma20003GCDMA的标准提出.这两种方法都具有不扩展信号带宽的优点,即可以不同牺牲频谱效率；并且解码可以由线性运算按照最大似然算法给出,优于标准的Viterbi译码,接收机可以比较简单,但是它们也不能够提供编码增益。;2分层空时码BLAST(BellLayeredSpace-TimeArchitecture)

分层空时结构最初由朗讯公司的贝尔实验室的于1996年提出,称为BLAST(BellLayeredSpace2TimeArchitecture),并于1998年研制出了实验系统V-BLAST,申请了专利.它需要在发射端和接收端使用多个天线(接收端天线数目不少于发射端天线目),并且在译码时需要知道精确的信道信息,主要适合于不需要进行有线连接的室内固定不动的办公环境和郊区等地区的固定无线接入。分层空时码先将待传信息流经串并变换为n路，并分别进行一般的信道编码，再将这n路按一定规律分层编码后加载同样的载波由发射天线阵同时发射。分层规那么分为：水平分层、垂直分层、对角线分层。收端可采用阵列信号处理技术结合信道译码技术来进行解调。比方直接矩阵求逆、干扰抵消、迫零反响均衡等。分层空时码的最大优点是频带利用率高。由于在发射端没有对信号进行抗衰落处理，其对

无线信道的特性要求很高，而且因为各层之间的译码是相互独立的，无法共享其它层的信息实现联合预测。但由于其编译码简单，可在一些要求不很高的环境中应用。;3差分空时编码

推导空时编码的构造准那么和在接收端进行译码时都需要知道较为准确的信道信息CSI,这多数情况下是可行的;但是,在快衰落或者发射、接收天线数目较多时等少数情况下,就可能得不到精确的信道估计,这就需要研究发射端和接收端都不需要信道衰落系数的空时编码.受常规的单发单收无线通信系统中的差分调制技术的启示,人们试图将差分调制方法推广到多发射天线的情况.Hochwald和Marzetta提出了酉空时编码(UnitarySpace-TimeCodes),最优酉守时码的设计是最小化任意两个码字矩阵之间的相关系数,但是它们的指灵敏级的编码、译码复杂度,使得其更像一种理论上的最优编码.随后,Hochwald等人又提出了具