四发天线DSTTD编码系统性能分析

    王猛　邹明莉　冷述厚　刘松　戴清杰

    

    

    摘要：在无线通信系统中，适合多输入多输出（MIM0）天线技术的空时编码技术能够明显地提高系统的容量，改善无线通信系统的性能。文章在空时分组码（STBC）基础上，对四发射天线DSTTD编码系统进行了编译码介绍，并进行了误码性能的仿真，最后得出结论。

    关键词：多输入多输出；空时编码；DSTTD

    信息论领域的研究表明，无线衰落信道环境下，采用多输入多输出（MIMO）天线技术可以显著地提高系统的容量，并改善无线通信系统的性能，非常适合下一代移动通信系统对高速率、高流量业务的要求。适合MIMO系统的空时编码技术可以使MIM0系统容量接近理论容量，且可以有效地对抗多径信道引起的干扰，提高系统的性能。1998年Alamouti提出的发射分集技术——空时分组码（STBC），由于其简单的结构和良好的性能得到了广泛地研究，并很快进入3GPP标准。本文在此基础上讨论了四发天线DSTTD编码系统，采用排序串行干扰抵消译码算法（OSIC），仿真编码的误码性能。

    文章第一部分给出了STTD系统的模型，讨论接收端的接收信号模型；接着，给出了编码方式，介绍了排序串行干扰抵消算法。在第三部分，对编码算法进行误码性能仿真。最后，得出结论。

    1 系统模型

    发射端均采用STBC编码，即发射的数据均进行简单的两发天线的Alamouti编码，该编码方案称为DSTTD（doubleSTTD）。本文以四发射天线四接收天线的MIMO系统作为研究对象，STTD编码系统模型如图1所示。发射天线分为两组，一、二发射天线分为一组，三、四天线分为一组。两组均采用Alamouti空时编码。具体实现过程在第二部分给出。信号在发射端经过调制、串并变换和编码以后，通过天线发射出去，经过MIMO信道到达接收端。在接收端分别进行空时译码、并串变换和解调，检测出发射序列。在信号通过信道时，假设信道服从准静态平坦Rayleigh衰落信道高斯。假设发送端未知信道状态信息（CSI），而接收端对信道状态信息进行精确估计，即接收端获得理想信道状态信息。

    设在T个符号周期内发送的空时编码矩阵为C，则四根接收天线上的信号为

    ri（t）表示第i根接收天线在第t时刻接收到的信号，hij相互独立，表示发送天线i到接收天线j的信道增益系数，服从均值为0、方差为0.5的高斯分布。W为均值为0的加性高斯白噪声，ni（t）表示第i根接收天线在第t时刻接收到的噪声信号。编码矩阵C根据发射端采用的编码组合方式而定，如图1所示。

    在对接收端的信号进行译码时，只要对信道转移矩阵进行相应地处理，其译码算法可以采用常用的迫零算法（ZF）、最小均方误差算法（MMSE）、QR分解算法等。这里采用VBLAST的经典Go1den译码算法一排序串行干扰抵消算法（OSIC），因为该算法的译码性能比较好。其算法的过程如下：