空时码演示PPT.ppt

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1、空时编码技术概述主要内容空时编码的提出背景空时码的分类空时编码的研究现状各种空时码的编译码原理及优缺点空时码在3G中的应用空时编码提出背景未来移动通信系统的目标支持更高容量高质量的语音和数据传输20Mbps通信终端在更高的移动速度下实现可靠传输未来移动通信系统中的信道特点有更严重的码间干扰有更大的多谱勒频移香农信息理论的限制空时编码提出背景解决上述问题的常用方法—单天线系统针对速率问题多址方式的变化：TDMA、FDMA、CDMA调制方式的变化：高阶调制方式、OFDM针对抗衰落的问题信道编码技术——主要利用时间分集接收分集技术——主要利

2、用空间分集解决上述问题的一种新思路——多天线阵系统针对速率问题方式：采用多天线阵系统依据：多天线阵的信道容量理论针对抗衰落的问题空时编码技术——同时利用时间分集和空间分集空时编码的提出背景世界范围内无线通信的容量需求在迅速增长，但可利用的无线频谱是有限的，采用多收发天线系统可以在不牺牲带宽的情况下大大提高信道容量。使用空时编码是达到或接近MIMO无线信道容量的一种可行、有效的方法。其核心思想是使用多径能力来获得较高的频谱利用率和性能增益。空时编码将多天线阵与空间分集、时间分集相结合，如果接收端可以准确估计信道信息,则可使信道容量随发送

3、和接收天线个数的最小值线性增长。。空时编码可以在不牺牲带宽的情况下起到发射分集和功率增益的作用。目前，分层空时码和分组空时码已经被3GPP的WCDMA协议采纳，并且也将被写入4G标准。空时码的分类按照空时码适用信道环境的不同，可以将已有的空时编码方案分成两大类：一类要求接收端能够准确地估计信道特性，如分层空时码(LSTC)、网格空时码(STTC)和分组空时码(STBC)。另一类不要求接收端进行信道估计，如酉空时码(USTC)和差分空时码(DSTC)。空时码研究现状目前，STBC和LST(MIMO)已经被3Gpp协议采纳。信道特性已知信

4、道特性未知LST1996，BellUSTM2000BellSTBC1998,AT&TDSTM2000AT&T,2001BellSTTC1998,AT&T空时编码－系统模型空时编码用来提高数据速率和改善衰落信道中多天线通信系统的可靠性。数据经空时编码后被分为M个支流，沿M个发送天线同时发送出去。不同天线发送的信号要求是非相关而且具有相同的平均功率。在接收端每个天线的接收信号为M路发送信号与噪声的线性叠加。平坦瑞利衰落下的多天线系统模型平坦瑞利衰落下多天线系统模型（续）对于存在大量散射体的典型的陆地移动无线信道系统，瑞利衰落模型和实际情况

5、比较接近。假设通信系统发送端和接收端天线数目分别为M,N个。T是信道相干时间内的时隙数，表示该信道在T个符号周期内可以认为其衰落系数保持恒定。表示从第m根发射天线到第n根接收天线的衰落衰减系数，信道矩阵用表示，在T个时隙内保持不变。表示每根接收天线处信噪比的期望值。表示t时刻第n根天线处的加性高斯白噪声。和都是包络服从瑞利分布，相位服从均匀分布的复高斯随机变量。平坦瑞利衰落信道下多天线系统信号模型（续）平坦瑞利衰落信道下，第n根接收天线在t时刻收到的信号表示为(1)(2)矩阵形式可以表示为其中，X为矩阵，S为矩阵,H为矩阵,W为矩阵,

6、发射码字矩阵的元素由调制符号及其共轭组成第一类空时码这一类码字需要知道信道状态信息（CSI,即时变的H矩阵的值）。目前已提出的空时编码主要有：LST（LayeredSpace-TimeCodes）—分层空时码STTC（Space-TimeTrellisCodes）－空时网格编码STBC（Space-TimeBlockCodes）－空时分组编码2X2Alamouti空时分组编码方案示意图：信息源星座映射器空时分组编码空时分层码空时分层码是最早提出的一种空时编码方式。其基本原理是将输入的信息比特流分解成多个比特流，独立地进行编码、调制，

7、映射到多条发射天线上。在接收端，采用特殊的处理技术，将这些一起到达接收天线的信号分离，然后送到相应的解码器。缺点是无法达到最大分集，性能相对较差。可认为是一种空间复用技术。优点是速率变化比较灵活速率随发送天线数线性增加结论与接近信道容量的二进制编码方式联合使用将是一种较好的应用方式。例如：空时分层码可以和卷积编码相结合来提高性能。（如下页下图所示）空时分层码编码框图VLST结构空时分组码空时分组码是根据码字的正交设计原理来构造空时码字，最早由Alamouti提出。其设计原则就是要求设计出来的码字各发送天线之间满足正交性。接收时采用最大

8、似然检测算法进行解码，由于码字之间的正交性，在接收端只需做简单的线性处理即可。优缺点结构简单，译码复杂度是线性的，能够实现完全分集，但没有引入编码增益，可认为是一种分集技术，故应考虑与其他编码方式结合。空时分组码的发展概