多天线OFDM系统全速率空时编码的分析与设计

卢照敢, 庞香蕊, 周伟杰, 汤海燕

(1. 河南财经政法大学 计算机与信息工程学院, 郑州 450002； 2. 西安交通大学 电子与信息工程学院, 西安 710049；3. 辽宁大学 环境学院, 沈阳 110036； 4. 香港理工大学 工程学院, 香港； 5. 吉林大学 通信工程学院, 长春 130012)

0 引 言

在无线通信的收发双方配置多个天线可增加空间无线链路的数量, 通过空时编码(STC: Space Time Codes)技术可提高系统的分集增益或吞吐量。根据空时编码实现目标差异, 人们将空时编码划分为实现分集增益的空时分集编码(STDC: Space Time Diversity Codes)和实现复用增益的空时复用编码(STMC: Space Time Multiplexing Codes)两大类。前者主要包括空时分组码(STBC: Space Time Block Codes)[1]、 空时网格码(STTC: Space Time Trellis Codes)[1]及空时Turbo网格码(ST Turbo TC: Space Time Turbo Trellis Codes)[1]等, 这些空时编码主要是获得多天线系统的最大分集增益为目标； 后者用于提高系统吞吐量, 主要是指分层空时编码(LSTC: Layered Space Time Codes)[2], 即BLAST(Bell Labs layered Space-Time)空时编码, 包括V-BLAST(Vertical-BLAST)、 D-BLAST(Diagonally-BLAST)及T-BLAST(Threaded-BLAST)等多种不同的实现形式。

然而, 上述的空时编码方案均无法同时获得最大分集和最大传输速率。为此, 人们设计了同时获得最大分集和最大速率的全分集全速率(FDFR: Full Diversity Full Rate)空时编码, 其中文献[3]和文献[4]针对任意多天线系统天线配置分别给出FDFR空时编码的设计方法, 其实质是同一种空时设计方案。文献[5]对多天线系统的差错概率和数据速率分别随信噪比(SNR: Signal Noise Ratio)衰减和增加的速率进行了研究, 其中这两个速率分别是系统的分集增益和复用增益。研究结果表明, 多天线系统的分集增益和复用之间存在一定程度的交换(tradeoff), 从而能获得多天线系统最优分集复用交换空时编码的系统最优空时编码。……