第２９卷第５期２００８年５月
东北大学学报（自然科学版）
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＮｏｒｔｈｅａｓｔｅｒｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅ）
Ｖ０１．２９．Ｎｏ．５
Ｍａｖ２００８
正交空时分组码在瑞利
衰落信道下的性能
张振川，刘永智，李吉吉
（东北大学信息科学与工程学院，辽宁沈阳１１０００４）
摘要：基于典型的多输入一多输出无线通信系统下的正交空时分组码信道模型，推导了瑞利衰落信道下正交空时分组码的瞬时接收信噪比和抗噪声性能的一般表达式，并用Ｓｉｍｕｌｉｎｋ仿真工具，对在不同调制方式下几种ＳＴＢＣ系统的误码率性能进行了仿真与结果比较分析．仿真结果表明，接收天线数目一定时，正交空时分组码的性能随着发射天线数的增加而得到改善，并且随着发射天线数目的增加，改善的程度越来越小．分析结果还表明了系统带宽利用率和抗噪声性能之间的互补关系．
关键词：信道编码；空时分组码；分集技术；瑞利衰落；计算机仿真
中图分类号：ＴＮ９１１文献标识码：Ａ文章编号：１００５—３０２６（２００８）０５—０６６９．０４
ＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆＯｒｔｈｏｇｏｎａｌＳｐａｃｅ?ＴｉｍｅＢｌｏｃｋＣｏｄｅｓｏｖｅｒＲａｙｌｅｉｇｈＦａｄｉｎｇＣｈａｎｎｅｌｓ
ＺＨＡＮＧＺｈｅｎ—ｃｈｕａｎ，ＬＩＵＹｏｎｇ－ｚｈｉ，ＬＩＺｈｅ
（ＳｃｈｏｏｌｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅ＆Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮｏｒｔｈｅａｓｔｅｒｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ１１０００４，Ｃｈｉｎａ．Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｅｎｔ：ＺＨＡＮＧＺｈｅｎ．ｃｈｕａｎ，Ｅ－ｍａｉｈｚｈａｎｇｚｈｅｎｃｈｕａｎ＠ｉｓｅ．ｎｅｕ．ｅｄｕ．ｃｎ）
Ａｂｓｔｒ舵ｔ：ＢａｓｅｄｏｎｔｈｅｔｙｐｉｃａｌｃｈａｎｎｅｌｍｏｄｅｌｏｆＳｎ妃ｉｎＭＩＭＯ（ｍｕｌｔｉｐｌｅ—ｉｎ，ｍｕｌｔｉｐｌｅ－ｏｕｔ）ｗｉｒｅｌｅｓｓｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｃｈａｎｎｅｌｓ，ａｇｅｎｅｒａｌｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｏｆｉｎｓｔａｎｔａｎｅｏｕｓｌｙｒｅｃｅｉｖｅｄｓｉｇｎａｌ．ｎｏｉｓｅｒａｔｉｏａｎｄａｎｔｉ－ｎｏｉｓｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆＯＳＴＢＣ（ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｓｐａｃｅ—ｔｉｍｅｂｌｏｃｋｃｏｄｅｓ）ｏｖｅｒＲａｙｌｅｉｇｈｆａｄｉｎｇｃｈａｎｎｅｌｉＳｄｅｄｕｃｅｄ．ＡｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｗａｓｃｏｎｄｕｃｔｅｄｕｓｉｎｇＳｉｍｕｌｉｎｋ，ａｓａｒｅｓｕｌｔ，ｔｈｅＢＥＲ（ｂｉｔ．
ｅｒｒｏｒｒａｔｅ）ｏｆｓｅｖｅｒａｌ盯ＢＣ
ｓｙｓｔｅｍｓｍｏｄｕｌａｔｅｄｄｉｆｆｅｒｅｎｔｌｙａｒｅｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅｌｙａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓ
ｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｗｈｅｎｔｈｅｎｕｍｂｅｒｏｆｒｅｃｅｉｖｉｎｇａｎｔｅｎｎａｓｉＳｆｉｘｅｄ．ｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆＯＳＴＢＣｉＳｉｍｐｒｏｖｅｄｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ
ｎｕｍｂｅｒｏｆｔｒａｎｓｍｉｔｔｉｎｇａｎｔｅｎｎａｓ，ａｎｄｔｈｅｍｏｒｅｔｈｅｎｕｍｂｅｒｏｆｔｒａｎｓｍｉｔｔｉｎｇａｎｔｅｎｎａｓ．ｔｈｅｌｅｓｓｔｈｅｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ．ＩｔｉＳａｌｓｏｒｅｖｅａｌｅｄｔｈａｔｔｈｅｂａｎｄｗｉｄｔｈｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｒａｔｉｏｉｓｉｎｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙｒｅｌａｔｉｏｎｔｏａｎｔｉ—ｎｏｉｓｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｈａｎｎｅｌｃｏｄｅ；Ｓ］ｒＢＣ（ｓｐａｃｅ－ｔｉｍｅｂｌｏｃｋｃｏｄｅｓ）；ｄｉｖｅｒｓｉｔｙｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；Ｒａｙｌｅｉｇｈｆａｄｉｎｇ；ｃｏｍｐｕｔｅｒｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ
近年来，人们提出了一种新的信道编码技术——空时编码技术…１，该方法将编码、调制、发送和接收分集有机地结合，有效地提高了衰落信道下系统的抗噪声性能．Ａｌａｍｏｕｔｉ提出了一种简单的分集方法，采用两副天线发送、一副天线接收，获得与一副天线发送、两副天线接收相同的分集收益（ｄｉｖｅｒｓｉｔｙａｄｖａｎｔａｇｅ）【２｜．Ｔａｒｏｋｈ等在Ａｌａｍｏｕｔｉ工作的基础上，将正交编码的方法结合这种简单的分集技术，提出了正交空时分组码（斌）并研究了其编码和译码方法…３．Ｔａｒｏｋｈ还利用仿真的方法给出了若干正交空时分组码的性能曲线［４｜．ＳＴＢＣ的一个显著的特点是各天线发射的信号之间正交，这不仅能够保证在平坦的慢衰落信道下获得最大的分集增益，而且还可以降低译码复杂度．空时编码很适用于当前和将来３Ｇ的固定无线接人和移动通信系统的高速下行信道［５—７］．本文旨在研究空时分组码在不同的调制方式下的误码性能，以期为空时编码技术的应
收稿日期：２００７—０５．２１
基金项目：国家高技术研究发展计划项目（２００６ＡＡ７０１４２８）．
作者简介：张振川（１９５５一），男，河北武邑人，东北大学副教授；李苗（１９６７一），女．辽宁沈阳人，东北大学教授，博士生导师． 万方数据
６７０
东北大学学报（自然科学版）
第２９卷
用打Ｆ基础．
１空时分组码的多天线系统模型
假设无线通信系统，其发射端配置咒Ｔ副天
线，接收端配置ｎＲ副天线．定义咒Ｔ×Ｐ的空时码矩阵为式（１），其中一（ｉ＝１，２，…，Ｐ；歹＝１，２，
…，咒Ｔ）表示ｉ时刻从第竹Ｔ副天线发射出去的信
号，是Ｋ个调制符号ｃｌ，ｆ２，…，ＣＫ和它们共轭ｆｆ，ｆｆ，…，ｃ素的线性组合．
ｒｆ｝
ｃ！
…
ｆ；］
ｃ：ｌ譬（：２．一¨
（１）
Ｃ
２
Ｊ．
Ｉ１，
［ｆ；Ｔ。ｉ。…ｆ刊
设ｈ¨（ｉ＝１，２，…，以Ｔ；歹＝１，２，…，竹Ｒ）为第ｉ副发送天线到第Ｊ副接收天线的衰落系数．对于准静态Ｒａｙｌｅｉｇｈ衰落信道［１－２］，信道的衰落系数可以表示为
畦ｉ＝碍产…＝磅ｊ＝ｈ川?
（２）
式中，ｈｋ¨（忌＝１，２，…，户）表示血时刻发射天线ｉ
到接收天线Ｊ之间的信道衰落系数．
令一＝∑乃．“ｉ＋弼ｆｆＪ第ｊ根天线在第￡个
时隙收到的信号，接收机从接收天线阵获得接收信号矩阵，对所有码字对ｃ＝ｃｌｌｃ２ｌ…ｃｎＩ－。２１ｆ２２…ｃ争
…ｃ扣；…ｃ≯计算判决式∑∑ｌ以一∑ｈｊ，ｉ４
２
得到使判决式最小的码字集，完成了最大似然译
码．
２接收端瞬时信噪比的分析
以Ａｌａｍｏｕｔｉ提出的两副发送天线ＳＴＢＣ系统为例，有Ｐ＝２，咒Ｔ＝２的正交矩阵
ｘ：：Ｉｑ一乏２１．ｘ２＝ｌ
。１．（３）
第Ｊ副接收天线接收信号为
珏匕靴川期Ⅻ，
式中，噪声疵为第Ｊ副接收天线接收第ｉ（ｉ＝１，
２）鬲ｒＪ发送天线信号加入的噪声，方差均为Ｎｏ／２．
设各信源符号发送的符号能量相同，均为Ｅ。＝Ｅ［Ｉ
ｚｌ
２］＝Ｅ［Ｉ
ｚ２
２］＝…＝Ｅ［１以Ｉ２］，其中，
Ｅ［?］表示求统计平均值运算．由前两个判决式可
知，接收端等效为２个时刻的独立输出支路，且各
支路都有相同的接收信噪比ＳＮＲＲ＝
∑∑ｌｈ如Ｉ２Ｅ。／Ｎｏ．
假设在接收端能够完全恢复信道状态信息，
构造产生两个判决统计
；。＝［∑，ｚｆ。ｒ１＋＾∞（畦）’］：
１
ｒ２
１
２２
∑∑ｌｈ硝ｌ２２１＋∑ｈｉ。，１ｎ＇ｌ十Ｉ
—Ｊ，５Ｉ
Ｊ２ｌ
Ｊ１２ｍ（卵毛）’，
；：：［壹＾ｔ：一－“驴］；
ｆ＠’
’乒１
２：２
２
∑∑Ｉｈ川ｆ２ｚ：＋∑ｈｉ“，：埘＋Ｉ
ｉ２１’５１
ｊ２１
ｈｉ，ｌ（畦）。．
Ｊ
可以推证，对于编码矩阵ｃ为靠Ｔ×Ｐ，ｎＴ副发送天线，咒Ｒ副接收天线的空时编码系统，接收端等效为Ｐ个ｈｅ，ｌｌ独立的输出支路，可以得到各输出支路接收信噪比均为
ＳＮＲＲ＝∑∑ｌｈｊ，小Ｅ。／Ｎｏ．
（６）
采用行正交矩阵ｃ发送信号序列（ｆ，，ｆ２，…，
ｃＫ）时，发送的总能量为
Ｅ吼＝Ｅ［∑∑…２］＝Ｅｆ∑（Ｉ
ｚ。ｌ２＋
１．Ｔｆ２
２＋…＋ｆ
ＸＫ｜２）ｌ＝ｒｌＴＫＥｓ．
（７）
在发送信号序列（ｃｌ，Ｃ２，…，ｆＫ）总能量Ｅ吼＝ＫＥｏ限定情况下，有Ｅ。＝Ｅｏ／ｎＴ，其中Ｅｏ为每个符号能量．
在接收端，接收到的关于符号ＣＫ的能量为
ＥＲ＝［∑∑ｆｈ¨Ｉ２］２Ｅ［ｆ
ＣＫ
１２］＝
［∑∑Ｉ
ｈｊ．ｉ
２］２等．
（８）
３瑞利衰落下空时分组码性能分析
采用最小距离球界，可得到ＡＷＧＮ信道条件下瞬时误码率上界［８－９］为
‰…（ｈｊ）≤ｅｘｐ［一磐］
（ｉ＝１，２，…，ｎＴ；ｊ＝１，２，…，规Ｒ），
（９）
其中，ｄＲ为接收星座的最小距离．
假定使用的信号星座满足ＥＲ＝彬蠢（对于给
定星座，／１为常数，ＥＲ为接收信号平均功率），可
以得到
万方数据
第５期张振川等：正交空时分组码在瑞利衰落信道下的性能６７１
ＳＮＲＲ＝ＥＲ／只．（１０）这样，可得瞬时误码率上界为
Ｐｅ，ｉｍｔ（矗¨）≤ｅｘｐ［＿ＥＲ／（４肋。）］：
ｅｘｐ［一毒荟ｎＲ荟ｎＴＩ乃．ｆ｜２害‰］．ｃ，－）由于复信道衰落系数ｈｉ是均值为０，方差为，ｉ
口２的独立性复高斯随机变量，其幅度成瑞利分布，概率密度为
川‰Ｉ）＝掣唧［－够］．（１２）
由序列ｈ¨的独立性假设，通过简单的积分运算便可以得到瑞利衰落条件下的最小距离球界的平均误码率为
九洲≤㈨十丽ａ２ＥＮ０／。／ｒ．（１３）
当复信道衰落系数＾¨的每维方差ｄ２＝０．５时，式（１３）化简为
九洲≤［１／（，＋赢）ｒ．…，
由式（１４）可以看出，当发送Ｋ个信号源的总能量限定为Ｋ?Ｅｏ时，发送天线数和接收天线数的增加都会使误码率性能提高．但当接收天线数确定为卵Ｒ，若发送天线数ｒｔＲ一。。时，存在极限［９１Ｐ。．ｓｙｍｂｏＩ≤１／ｅｘｐ（０－２Ｅｏ以Ｒ／２／ｚＮｏ）．（１５）这说明，接收天线数一定时，发送天线数量增加到一定数量后，系统误码率将不再随发送天线数量的进一步增加而明显改善，称作“地板效应”．４ＳＴＢＣ系统的性能仿真及结果以Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４，Ｈ３，Ｈ４为例，通过Ｓｉｍｕｌｉｎｋ仿真，给出正交空时码在ＢＰＳＫ，ＱＰＳＫ，８ＰＳＫ和１６ＱＡＭ调制方式下的误比特率（ＢＥＲ）性能，如图１至图４所示．
由图１中曲线比较可以看出，在同一信噪比条件下，（弭的误比特率性能最好，Ｇ２的误比特率性能最差，即空时分组码的误比特率性能随着码速的增加而下降．这是由于随着传输速率的增加，在相同条件下，传输质量必然会随之下降．另外，由于ＢＥＲ性能与ＳＴＢＣ频谱利用率成反比，所以ＢＥＲ性能下降的同时，频谱利用率得到了提高．由图１可知，在接收天线数目一定时，瑞利衰落信道下，正交空时分组码的性能随着发射天线数的增加而得到改善，并且随着发射天线数目的增加，改善的程度越来越小．对不同的空时分组码方案（Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４，Ｈ３和Ｈ４）在采用多副发射天线、－－Ｎ接收天线的系统中，在相同的传输速率下的误比特率性能进行分析．通过选择不同码速的编码方案（１，１／２，３／４）以及不同的调制方式（ＢＰＳＫ，ＱＰＳＫ，８ＰＳＫ和１６ＱＡＭ），仿真得到传输速率分别为１，２，３ｂｉｔ／（ｓ?ｌ－ｋ）的空时分组码在准静态平坦衰落Ｒａｙｌｅｉｇｈ衰落信道下的误比特率性能曲线如图２～图４所示．
图１不同发射天线ｎ（ｔｌ＝２。３，４ｌ情况下
８ＰＳＫＳＴＢＯ的性能
Ｆｉｇ．１ＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆＳＴＢＯｉｎ８ＰＳＫｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｎｕｒｎｂｅｒｓｏｆｔｒａｎｓｍｉｔｔｉｎｇａｎｔｅｎｎａｓ
图２同频带利用率（１ｂｉｔ／（ｓ?Ｈｚ））情况下
不同编码方式ＳＴＢＣ的性能
Ｆｉｇ．２ＰｅｄｏｒｍａｎｃｅｏｆＳＴＢＣａｔｌ
ｂｉｔ／（ｓ?Ｈｚ）ｗｉｔｈ
ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏｄｉｎｇｓｃｈｅｍｅｓ
图３同频带利用率（２ｂｉｔ／（ｓ?Ｈｚ））情况下
不同编码方式ＳＴＢＣ的性能
Ｆｉｇ．３ＰｅｆｆｏｎｎａｎｏｅｏｆＳＴｌ３Ｃａｔ２ｂｉｔ／（ｓ?Ｈｚ）ｗｉｔｈ
ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏｄｉｎｇｓｃｈｅｍｅｓ
万方数据
６７２东北大学学报（自然科学版）第２９卷
图４同频带利用率（３ｂｉｔ／（ｓ?ＨｚＪＪ情况下
不同编码方式ＳＴＢＣ的性能
Ｆｉｇ．４ＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆＳＴＢＣａｔ
３ｂｉｔ／（ｓ?Ｈｚ】ｗｉｔｈ
ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏｄｉｎｇｓｃｈ甘懈
从图３和图４中可以看出：对２ｂｉｔ／（ｓ?Ｉ－－Ｉｚ）和３ｂｉｔ“ｓ?Ｈｚ）的系统来说，当ＳＮＲ比较小时，３天线和４天线系统的性能比２天线系统的性能要差，这主要是因为为了获得相应的传输速率，２天
线系统分别采用了ＱＰＳＫ和８ＰＳＫ调制，而３或４天线的系统则采用了１６ＱＡＭ调制，１６删与ＱＰＳＫ和８ＰＳＫ相比，星座点之间的距离明显缩短，因此造成了在信噪比较低的情况下，１６ＱＡＭ比ＱＰＳＫ和８ＰＳＫ的星座点的误判率大，从而造成了误比特率性能的下降．随着信噪比的提升，接收信号星座图中的星座点更加收敛于发射信号中的星座点，因此误判概率下降，误比特率性能显著提升．多发射天线可以带来发射分集增益，也是误比特率性能显著提升的一个原因．
５结语
空时分组码（ＳＴＢＣ）是伴随无线移动通信的广泛应用发展起来的一种新的信道编码技术．它将正交编码、调制、发送和接收分集有机结合，并且其基于线性处理的编、译码器结构简单有效，能够有效地提高衰落信道环境下通信系统的抗噪声性能．本文基于典型的ＭＩＭＯ模型，推导了瑞利衰落信道下正交空时分组码的瞬时接收信噪比和误码率性能的一般表达式．通过在Ｓｉｍｕｌｉｎｋ上对在不同的调制方式下空时分组码（涮）系统的误码率性能进行仿真，给出了几种情况下的仿真结果以及抗噪声性能的比较．分析结果还表明了系统带宽利用率和抗噪声性能之间的互补关系．
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万方数据
正交空时分组码在瑞利衰落信道下的性能
作者：张振川， 刘永智， 李喆， ZHANG Zhen-chuan， LIU Yong-zhi， LI Zhe
作者单位：东北大学信息科学与工程学院,辽宁沈阳,110004
刊名：
东北大学学报（自然科学版）
英文刊名：JOURNAL OF NORTHEASTERN UNIVERSITY(NATURAL SCIENCE)
年，卷(期)：2008，29(5)
被引用次数：0次
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研究了空时分组码系统的译码算法，根据空时分组码的正交特性，本文提出了一种频率选择性衰落信道下STBC-OFDM系统的简化译码算法。并进一步对STBC-OFDM系统的性能进行了分析。仿真结果表明，本文的简化译码算法只是降低了计算复杂度，没有影响STBC-OFDM系统最大限度地利用系统所有可用的分集资源。
研究了基于QR分解的信道盲估计方法。本文将该算法推广到空时分组码系统的信道估计中，结合空时分组码的特性提出了一种新的空时分组码系统的信道盲估计算法。与经典的信道盲估计算法相比，本文算法的计算量大为降低。同时Monte-Carlo仿真表明，当信噪比较低时，该算法比经典盲估计算法具有更好的性能。
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然后，本文针对采用空时分组码的SF-OFDM系统，提出了基于盲转向的接收波束形成技术。通过对不同波达角的期望信号和干扰信号形成波束，该技术不仅能有效地抑制共信道干扰，而且能利用不同波达角信号间的相对延迟增强系统性能。
接着，本文针对采用多天线分集接收的空时分组码系统，提出了一种基于群粒算法的多用户检测方案。不同于常规空时分组码多天线分集接收时的线性合并方案，本方案提出了虚拟Pareto前端的概念，并结合多天线分集接收检测这一特定的多目标优化问题，使粒子按照Pareto优化准则进行速度和位置更新，独立利用了不同天线分支信号携带的有用信息，并在分集接收的空时分组码系统多用户检测中取得了优异性能。特别地，本文所提出的多目标群粒算法与传统的多目标群粒算法大相径庭，不仅在空时分组码系统多用户检测的性能上优于常规群粒算法和多目标遗传算法，对其它科研领域的多目标优化问题也有一定的参考意义。
随后，本文针对采用多天线分集接收的空时分组码系统，研究了基于遗传算法的多目标优化的多用户检测方案。作者分析了Yen和Hanzo所提出的基
于Pareto前端的个体选择机制的不足，提出了一种改进的个体选择机制。本文所提方案在进行个体选择时，既按照Pareto准则进行优化以充分利用不同天线分支信号携带的有用信息，又舍弃了Pareto前端上冗余的次优化个体，大大增加了最优化个体获得进化的概率。与Yen和Hanzo的方案相比，本文所提方案获得了增强的多用户检测性能，避免了繁琐的非受支配地位状态的判别，降低了计算复杂度。
最后，本文针对使用多天线分集接收的空时分组码系统，提出了基于径向基函数网络的多用户检测方案，通过在空域和时域联合形成径向基函数的神经元中心，利用基于径向基函数网络的非线性逼近能力获得良好的检测性能。特别地，为了减少计算量，所提方案中基函数中心以远低于空时分组码块速率的初始化率进行初始化设置，并在非初始化期按判决导向的学习法则更新基函数中心。作者的研究表明，径向基函数网络应用于多天线分集接收的空时分组码多用户检测是一新兴而有广阔前景的研究方向。
3.期刊论文虞湘宾.张胜男.毕光国.YU Xiang-bin.ZHANG Sheng-nan.BI Guang-guo级联信道编码的多幅值差分空
时分组码方案及性能-通信学报2007,28(4)
通过引入多电平振幅调制和变换矩阵方法,提出了一种基于多幅值调制的差分正交空时分组码方案.该方案可克服通常基于PSK调制的单幅值差分空时码(DSTC,differential space-time coding)在高频带利用率下由于星座符号间的最小距离减小所带来的性能下降,而且可用于编码矩阵是非方阵情况,避免了已有方案仅适合于方阵码矩阵.与已有单幅值DSTC相比,所提方案有着高的频谱效率和编码增益,且可实现线性译码复杂度和高的码率.此外,还给出了所提方案级联信道编码时的性能.仿真结果表明所提方案与已有单幅值DSTC方案相比,有着较低的误比特率,而且信道编码后的所提多幅值DSTC也好于相应的单幅值DSTC.
4.学位论文卜庆凯多天线无线高速通信系统中多输入多输出（MIMO）链路空时编码（STC）技术研究2005
目前，针对空时编码的研究主要侧重于两个方面：其一，优化空时编码解码算法本身，如减少运算的复杂度，或者设计一种新的编码矩阵和算法
；其二是将空时编码和其他技术的结合，形成各种高速无线通信传输方案，典型的是将空时编码与调制技术和信道编码结合提出各种比较优的方案。
本论文首先介绍了目前世界和中国的移动通信技术的发展情况，并分析了在第三代和第四代移动通信中纳入标准并且使用的MIMO系统和空时编码技术。本文针对空时编码中的空时分组码率先研究了在两个发射天线和一个和两个接收天线的情况下，空时分组码结合PSK和QAM的各种传输方案，蒙特卡罗仿真结果表明这两种方案都较Amoulti提出的BPSK/QPSK+STBC传输方案有较好的性能。文章最后介绍了空时编码的发展前景：酉空时码。这种码与空时格码、空时分组码和分层空时码最大的不同之处在于它们的解码不需要信道状态信息(CSI)。
5.学位论文张曦林Turbo码中交织器与空时编码方案的性能研究2005
本论文在信息论的信道容量及香农编码理论的基础上，引入了接近香农理论极限的信道编码Turbo码。本文系统在阐述了Turbo码的特性及编译码原理之后，从理论分析与计算机仿真的方法，对Turbo码中的交织器进行了重点研究。全文共分七章，主体部分从第二章开始，研究了Turbo的编码结构、译码算法，并对Turbo码的优化设计进行了研究。在此基础上，第三章对交织器进行了重点深入研究。从信息论的角度来看，Turbo码是由通过交织器形成了随机长码，是Turbo码体现优异性能的一个关键因素。第三章给出了13种交织器，逐一进行了研究比较，尤其对Code-Matched交织器进行分析和研究，从Turbo码的码字重量分析入手，得出Code-Matched交织器对码字重量的影响以及对性能的影响，给出了完整的设计原则。第四章对提高译码延迟的并行译码算法中的交织映射规则进行了研究，提出了在并行译码中S-随机交织器的设计方法。第五章对Turbo码结合ARQ方案的性能进行了研究，得出了一些重要结论。
分集是在衰落信道中抵抗衰落与干扰，提高信道容量的一种关键技术。论文的第六章介绍了平衰落无线通信系统的发射分集技术，包括V-BLAST、D-BLAST、空时格码和空时分组码，并进行了大量的计算机仿真，以考察这些空时编码方案的性能。并将Turbo码用到空时分组码方案中以提高通信系统的有效性和可靠性。
6.期刊论文罗涛.李祥明.乐光新莱斯衰落下的正交空时分组码-北京邮电大学学报2002,25(2)
在对瑞利衰落条件下正交空时分组码研究的基础上,分析了莱斯衰落条件下引入正交空时分组码的多天线系统的符号差错性能,给出了正交空时分组码的符号差错率的最小距离球界,并由此得到了空时分组码关于发送天线数量的"地板效应".
7.学位论文王恒达级联LDPC编码/空时多天线系统的性能研究2007
低密度奇偶校验(LDPC)码与基于BP的迭代译码算法相结合具有非常逼近Shannon限的性能，其数学定义简单，灵活性大，当码长足够长时的非正规LDPC码具有比Turbo码更好的性能，其译码复杂度较低。近年来，LDPC码以其优异的性能，以及巨大的潜在应用价值成为目前最热门的研究领域之一。 MIMO能在不增加宝贵的频宽资源下极大地提高通信系统的容量和性能。因此在多输入多输出系统下利用高效的信号处理和信道编码技术来提供高速率高质量的数据传输倍受关注。在无线移动通信中广泛应用天线分集技术来减少多径衰落的影响，并提高传输的可靠性。空时分组编码技术不仅能够有效利用空间和时间分集，而且译码复杂度也只呈线性增加。垂直空时分层码系统准确高效地传送用户数据，极大地提高了链路容量。MIMO只具有分集增益或空间复用增益而缺乏编码增益，这使其在纠错能力上大为逊色。如果能在MIMO之前加上合适的信道编码，那么级联码则有望同时获得分集或复用和编码增益，从而使系统性能大为提高。
本文的研究工作主要可以分为三个部分，首先是研究了当前比较热门的信道编码---LDPC编码。文章较为详细的介绍了它的编译码方法，并提供了较为详细的性能仿真和分析，总结出码长，迭代次数和信道的不同因素对译码性能的影响。其次，我们对等增益天线发射分集技术,空时分组码,垂直分层空时码分别详细介绍了它们的编译码和信号处理的方法, 并在瑞利信道下面的为它们的性能作了仿真和分析。第三个部分,我们的研究工作放在将各种MIMO系统与LDPC信道编码级联起来。我们提出将LDPC与MIMO 级联起来的方法,并在衰落信道中进行仿真。仿真显示，即使我们用码长不是太长，迭带次数不是很高的LDPC码，级联后也能获得更好的抗噪声性能。
8.学位论文林雪红低密度校验码编译码算法及其应用研究2005
低密度校验(LDPC)码是一种非常接近Shannon极限的信道编码，具有良好和广泛的应用前景。本论文对LDPC码的编译码原理、算法和应用进行了深入的研究。主要工作包括：
1.基于非规则LDPC的不等错误保护特性，提出了一种有效的编码方法，该方法能根据输入比特的重要性依次映射到度数从高到低的比特节点上。若输入的信息比特是等重要的，则把系统比特映射到度数更高的比特节点上，而把校验比特映射到度数更低的比特节点上，从而提高整个译码性能。
2.采用循环差集的代数方法构造更多码率的非规则LDPC码。该方法所构造的校验矩阵有规律可循，易于存储，编码方法可以通过移位寄存器实现。
3.提出了两种改进的译码算法。LDPC码的和积译码算法是最大后验概率译码算法，当各节点传递的信息相互独立时(即无环路情况)它是最优的，而在有环路时该算法并非最优。
4.提出了两种基于Huffman码和LDPC码的信源信道联合译码算法，即基于信源冗余的联合译码算法和软输入软输出联合译码算法。
5.对LDPC码在空时编码和比特交织编码调制中的应用进行了研究。针对Alamouti空时分组码，采用迭代译码算法进行信道衰落系数的估计，仿真结果表明该方法接近精确估计的性能。
9.学位论文李强滤波多音调制多载波无线通信系统中纠错编码及空时处理技术研究2004
本论文主要研究适用于新一代移动通信的物理传输技术.为在高速传输的情况下,不造成过分严重的码间干扰,我们讨论了滤波多音调制在移动通信中应用.为获得较好的差错控制性能及较高的频谱利用率,重点研究了滤波多音调制系统中的信道编码及空时处理技术.
10.学位论文张幼承高性能级联编码技术研究2006
1993年由C.Berrou等人提出的Turbo码被视为信道编码在近年来的一大历史突破，它能以有限的码长达到近Shannon限的性能。最初的Turbo编码是一类并行级联递归系统卷积码，译码端采用基于软信息输入-输出的反馈迭代结构。如今，Turbo码的概念内涵已作了很大的延拓，不仅其子码可以是一般的线性分组码，而且也出现了串联、混联乃至多维级联的编码结构，同时Turbo码已被第三代移动通信系统所采纳，写入多个通信标准之中。另一方面，近年来多输入多输出技术也受到了人们极大的关注，因为它能在不增加频带宽度的情况下极大地提高通信系统的容量和性能，其中空时分组编码技术不仅能够有效利用空间和时间分集，而且译码复杂度也只呈线性增加。但是，空时分组编码只具有分集增益而缺乏编码增益，这使其在纠错能力上大为逊色。如果能在空时分组编码之前加上合适的信道编码，那么级联空时码则有望同时获得分集和编码增益，从而使系统性能大为提高。
本文工作主要分为两部分，第一部分研究了当前比较热门的信道编码码型，如Turbo卷积码、Turbo分组码以及一种以奇偶校验码为子码的多维
Turbo分组码(简称多重级联奇偶校验码)。论文介绍了它们的编译码方法并提供了较为详细的性能仿真。第二部分则着重探讨了信道编码与正交空时分组码的级联运作问题，并对在接收端采用Turbo迭代结构及无迭代结构接收的系统作了比较。论文主要在以下两方面获得了一些有益的结论：(1)多重级联奇偶校验码在并串联及混联编码方式下有着不同的性能变化结果，其中混联奇偶校验码的性能始终介于相同条件下的并串联奇偶校验码性能之间；随着码率升高，并串联奇偶校验码的性能分界点会移向更低误码率区，且两者的性能之差也会逐渐变小。(2)级联信道编码的空时编码系统比不级联空时编码系统能够提供较大的编码增益；而在接收端采用Turbo迭代结构接收的级联系统比一般的级联接收系统具有更佳的误码性能。
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下载时间：2010年10月23日