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一种新的准正交空时分组码的编码研究
辛亮;柏鹏;李明阳;李奎
【期刊名称】《电视技术》
【年(卷),期】2014(38)13
【摘要】准正交空时分组码可以牺牲一定的分集增益和解码的简单性,来避免当天线数目大于2时正交空时分组码码率下降的缺点.基于准正交空时编码的优点,为了进一步提升性能,提出一种新的4天线准正交空时分组码,并与RS码进行级联编码.仿真表明这种新的编码方法可以保证在复杂度不是很高的前提下,相比Jafarkhani 码、TBH码和该广义复正交码具有更低的误码率.
【总页数】4页(P91-94)
【作者】辛亮;柏鹏;李明阳;李奎
【作者单位】空军工程大学装备管理与安全工程学院,陕西西安710051;综合电子信息系统与电子对抗技术研究中心,陕西西安710051;综合电子信息系统与电子对抗技术研究中心,陕西西安710051;空军工程大学装备管理与安全工程学院,陕西西安710051;综合电子信息系统与电子对抗技术研究中心,陕西西安710051;空军工程大学装备管理与安全工程学院,陕西西安710051;综合电子信息系统与电子对抗技术研究中心,陕西西安710051
【正文语种】中文
【中图分类】TN911.22
【相关文献】
1.一种改进的准正交空时分组码编码设计 [J], 王伟;葛勇;李楠
2.一种新的准正交空时分组码设计方案 [J], 马天鸣;李凤荣;施玉松;王营冠
3.一种基于混合星座编码的全速率全分集准正交空时分组码 [J], 尹训锋;刘敬芝;曾凡鑫
4.一种优化的准正交空时分组码预编码方法 [J], 张江林;孙景芳;杨平
5.一种新的4天线准正交空时分组码设计方案 [J], 王立莹;李媛;晋荣
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一种准正交空时分组码的理论分析和仿真实现孟凤琴;赵光;孙鑫【摘要】提出一种改进的准正交空时分组编码方案,根据准正交设计准则,在不增加译码复杂度前提下,设计出一个更好的编码.最后通过软件仿真,表明这种编码方法的误比特率无论在低信噪比或高信噪比条件下都优于传统的TBH和Jafarkhani编码.【期刊名称】《广东通信技术》【年(卷),期】2010(030)012【总页数】4页(P63-66)【关键词】TBH;Jafarkhani;准正交;星座旋转【作者】孟凤琴;赵光;孙鑫【作者单位】【正文语种】中文0 引言空时编码技术采用发射分集，将空间分集、频率分集及时间分集有机结合起来，具有较好的频谱利用率和功率有效性，在未来移动通信领域中是一种具有巨大发展前景的技术。
空时分组码、空时格型码和分层空时码是三种典型的空时编码，其中空时分组码在编码由于实现简单以及兼容性好等特性使其得到了比较广泛的应用。
空时分组码在编码中引入了正交设计理论，可以分为实正交设计、复正交设计和准正交设计。
现有的准正交空时分组编码TBH和Jafarkhani方法的设计都是基于Alamouti模式，本文在此基础上改进编码子模块，设计出一个更好的编码方案。
与现有的准正交空时分组码相比，分集增益和译码复杂度并未改变，却获得了一定的编码增益，但是达不到全分集增益。
如果在编码过程中加入星座图旋转,可以实现全分集，系统性能进一步得到提高。
1 改进准正交空时分组编码的理论分析假设通信系统采用4个发射天线1个接收天线，准静态、Rayleigh平坦衰落信道。
1.1 传统准正交编码现有的准正交空时分组码包TBH和Jafarkhani，两种编译码情况如表1所示：表1 TBH和Jafarkhani编码小结?1.2 改进的准正交空时分组码具体的编码矩阵表示(如式1)为其中G是T×K矩阵，T表示时隙数，K表示发射天线数，分别由矩阵A和B的元素旋转180°得到。
STC-OFDM系统中的空时编码方案及仿真分析刘小群;张美光【摘要】多输入多输出天线系统(multiple input multiple-output,简称MIMO)通过实现全分集,可以大幅度提高通信系统的质量;但是其作为一种窄带技术,只适用于频率平坦性信道,对多径衰落无能为力.本文提出了将正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing,简称OFDM)与MIMO相结合的方案,建立了二者相结合的STC-OFDM系统模型,给出了该系统的空时编码方案,并利用MATLAB 软件对STBC-OFDM系统的性能进行了仿真.仿真结果表明,结合后的STBC-OFDM系统与传统的OFDM系统相比,其可靠性获得了提升.【期刊名称】《新技术新工艺》【年(卷),期】2014(000)002【总页数】3页(P95-97)【关键词】多输入多输出;正交频分复用;空时分组码;MATLAB;Alamouti【作者】刘小群;张美光【作者单位】宝鸡文理学院物理与信息技术系,陕西宝鸡721016;宝鸡文理学院物理与信息技术系,陕西宝鸡721016【正文语种】中文【中图分类】TN911.22MIMO对提高通信质量做出了很大的贡献；但是仍然存在一些问题，当信道中存在频率选择性衰落时，MIMO接收端接收的信号较差。
随着社会的发展，频率资源已经出现了瓶颈问题，而且移动用户数越来越多，二者之间的矛盾日益激化；因此，研究了很多可以增加用户数的技术，例如，CDMA和OFDM等。
对于移动通信网来说，CDMA不仅增加了用户数，而且还能提高通信质量。
CDMA采用动态功率控制来增加用户数，相对于FDMA及TDMA，CDMA具有更大的优势。
OFDM是一种特殊的多载波传送方案，单个用户的信息流被串并变换为多个低速率码流，每个码流都用1个载波发送。
OFDM系统把信息分散到许多个载波上，大大降低了各子载波的信号速率，使符号周期比多径迟延长，从而减弱了多径传播的影响。
MIMO系统中空时编码性能仿真和分析
蒋涉权;王晶;彭超
【期刊名称】《电信科学》
【年(卷),期】2015(31)2
【摘要】介绍了空时分层码、空时分组码和空时格形码3种空时编码技术的编码原理,并对空时编码与正交频分复用结合的方案进行了可行性研究;然后,在不同的空时编码情况下建立MIMO通信系统模型,对系统误码性能进行仿真,并对结果进行详细的分析;最后,总结了3种空时编码技术的优缺点以及空时编码与正交频分复用结合的优势,并进一步讨论空时编码在协作中继传输系统等其他场景中的应用和空时编码未来的发展趋势.
【总页数】8页(P29-35,45)
【作者】蒋涉权;王晶;彭超
【作者单位】北京理工大学信息与电子学院北京100081;北京理工大学信息与电子学院北京100081;66019部队北京100000
【正文语种】中文
【相关文献】
1.IEEE80
2.16中基于空时编码的多用户MIMO-OFDM系统跨层设计 [J], 谢威;余江
2.MIMO-OFDM系统中的空时编码技术的研究 [J], 尚宇;张伟岗;包涛
3.针对MIMO-NOMA系统中配对弱用户的空时编码方案 [J], 龚明言;杨震
4.无线通信系统中的MIMO空时编码技术 [J], 王国珍;刘毓
5.MIMO传输系统中差分空时编码的能耗分析 [J], 杨岳;储昭才;苏雪娟
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·!·收稿日期："##"$#%$&’。
.国家自然科学基金项目(项目编号：)#&*"#&%+资助。
李正权：男，&’*)年生，博士生。
主要研究方向为空时编码、空时自适应信号处理、扩频通信抗干扰、数字卫星通信。
"##!年第&期通信技术,-.&/"##!总第&!!期0-112345674-389:5;3-<-=>,-.&!!/9-76<<>基于正交设计的空时分组码.李正权胡光锐单红梅（上海交通大学电子信息学院，上海"###!#）【摘要】对基于正交设计的空时分组码进行了研究。
描述了在无线信道中多个天线发射的数学模型，研究了空时分组码与正交设计的联系，并且研究了正交设计在多个发射天线的无线通信系统中的应用。
对正交设计进行了推广，开发了广义正交设计理论。
【关键词】正交设计空时分组码线性处理!"#$%&’()%*+,$-.,/%0*#0%/,123’4,5,1#+6%0(510!"#$%&’()*&+),)*&’-)".$*&+/&’0%"(;63=;64@46-7-3=A34B:C847>/?5;--<-D E<:57C-345863F G3D-C1674-3/?;63=;64"###!#+【780’3#$’】G37;48H6H:C/I:C:8:6C5;-38H65:$741:J<-5K 5-F:8J68:F -3-C7;-=-36<F:84=38.L:F:85C4J:6167;:167456<1-F:<D-C 12<74H<:$637:3367C63814884-3-B:C 6I4C:<:885;633:<.L::MH<-C:7;:5-33:574-3J:7I::37;:8H65:$741:J<-5K 5-F:863F -C7;-=-36<F:84=38.N3F 7;:6HH<45674-3-D -C7;-=-36<F:84=387-I4C:<:885-112345674-38>87:18:1H<->43=12<74H<:7C638147637:336848C:8:6C5;:F 437;48H6H:C.9;:3I:=:3:C6<4O:7;:5-35:H7-D 7;:-C7;-=-36<F:84=3863F F:B:<-H 67;:-C>-D =:3:C6<4O:F -C7;-=-P 36<F:84=38.【9%:;,3/0】-C7;-=-36<F:84=3/8H65:$741:J<-5K 5-F:/<43:6C HC-5:8843=&引言空时编码是无线通信的一种新的编码和信号处理技术，它应用多个发射和接收天线进行信息的发射和接收，可以大大改善无线通信系统的信息容量和信息率。
*****************实践教学*****************2013年春季学期仓U新课程设计题目：正交空时分组编码的仿真与分析专业班级： ___________姓名：_____________________学号：___________________指导教师： ____________________成绩： ___________________________摘要本设计主要是对空时分组码在各种衰落信道下的性能的分析，利用接收天线处信噪比的分布求出系统的误码率性能。
主要是当前比较热门的几种空时编码方案在瑞利信道下，在MPSK 调制方式下的误码率性能。
另外，设计对仿真过程中随机变量的产生也做了深入的研究和总结。
本设计用Matlab 软件对整个通信过程进行了仿真，利用仿真来验证理论推导的正确性。
本文的最后以曲线的形势给出了各种条件下空时分组码的误码率性能，既可以加深对空时编码的认识，又可以对实际中在不同情况下对空时编码方案的选择起到理论指导作用。
结果验证了空时分组码能够大幅度提高无线传输的误码率性能，同时系统的频带利用率也远高于传统的单天线系统。
关键词：空时编码；多输入多输出系统；最大似然目录前言 (1)一、空时编码概述. (2)2.1 、空时编码定义. (2)2.2、空时编码的应用前景. (2)2.3 、空时编码的研究现状及发展方向. (2)2.4 、空时编码的分类. (3)二、基本原理. (5)2.1 、空时分组编码的原理. (5)2.1.1 、空时分组编码的概念. (5)2.1.2、空时分组编码的系统模型. (5)2.1.3 空时分组编码的原理 (6)2.2、最大似然译码的原理. (7)2.3、MIMO系统 (10)2.3.1、MIMO言道模型 (10)232、MIMC系统模型 (11)2.4 、瑞利衰落信道 (11)三、仿真结果 (13)3.1MPSK调制的仿真函数 (13)3.2最大似然检测的仿真函数 (13)3.3瑞利衰落信道的仿真函数 (13)3.4两根接收天线数目的仿真结果 (14)总结 (15)参考文献 (16)致谢 (17)附录 (18)、八、-前言移动通信是现代通信中不可缺少的组成部分。
现代移动通信的发展始于20 世纪20 年代，但一直到70年代才迎来了移动通信蓬勃的发展。
它是目前最具发展前途的一种通信方式。
它的发展与普及改变了社会，也改变了人类的生活方式。
随着因特网和多媒体应用在下一代无线通信中的集成，宽带高速数据通信服务的需要正不断增长。
由于可用无线频谱资源的有限性，高速数据传输只能通过高效的信号处理实现。
信息领域的研究表明在无线通信中使用MIMO （多输入多输出）系统可以显著提高通信容量和误码率性能。
非常适合下一代移动通信中高速率业务的要求。
它利用空间增加的传输信道，在发射端和接收端采用多天线同时发射和接收信号。
它能够克服传统通信系统中存在的多径衰落因素的影响，有效利用随机衰落和可能存在的多径传播来提高传输性能，另外，由于各发射天线同时发送信号占用同一个信道，所以在不增加带宽的情况下系统频谱利用率也会由大幅的提高。
、空时编码概述2.1 、空时编码定义空时编码的基本理论是由Foschini、Seshadri和Calderbank于1998年提出。
在基于瑞利衰落信道、信道有大量的散射体、信道系数无关、最优编解码、发射端信息在接收端准确可知的假设下，从理论上证明了在接收和发射端均使用多天线可使传输性能大幅提高和信道容量成倍增加，即在Nt 个发射天线，和Nr个接收天线的MIMO系统中，信道容量随着Min(Nt, Nr)线性增加，这一结论引发了MIMO 技术研究的浪潮，从此，空时编码和相关的MIMO 信号处理技术便在无线通信领域取得了飞速发展和广泛应用。
具体表现在：空时编码技术已经在移动通信和宽带固定无线接入中被采用, CDMA2000 系统中采用了多种传输分集技术，多载波发送分集、正交发送分集和空间扩频传输分集；WCDMA 提案中下行发射分集采用时间切换发送分集和空时发送分集。
2.2、空时编码的应用前景众所周知，第三代3G及一代无线通讯系统的主要目的之一就是为移动和静止用户提供宽带接入, 实时的多媒体业务如视频会议所要求的数据速率将会是现在无线技术所能提供速率的两到三倍以上，速率可能要求高达2Mb/s以上.而很明显, 使用多个发射或接收天线可以取得更高的频谱效率. 这样在多径衰落无线信道中使用多个发射天线结合空时编码技术就很有可能提供功耗和频谱效率的最佳折中. 而事实上也的确如此, 空时编码技术和多个发射天线的信号处理技术最近已经被第三代蜂窝移动通讯标准如CDMA2000和W2CDMA所采纳，另外，也被建议应用到无线地环路及广域分级接入中去. 具体地说, 空时编码技术可以结合当前的窄带TDMA蜂窝移动通讯系统，使系统的传输速率得到大大提高；它也可以通过抑制干扰大大提高无线通讯系统的容量或吞吐量; 另外, 它还可以结合OFDM等通讯技术用于宽带无线通讯系统.所以,空时编码技术在未来的无线通讯系统中包括宽带固定无线接入FWA、无线局域网LAN甚至蜂窝移动通信系统中也有着广阔的应用前景。
2.3、空时编码的研究现状及发展方向作为一种新的通信信号处理技术和方法, 自从空时编码提出以来, 全球无线通信领域内掀起了研究空时编码的热潮, 除了对如何构造空时编码和空时编码与其他信道编码方式如Turbo码相结合方面的研究外，许多和工程应用紧密联系的研究方向正在形式. 当前虽然关于空时编码的构造和应用有了一些成果, 但是这些理论大多假设信道是准静态、平衰落的, 各衰落路径也是假设是相互独立的, 而实际信道为频率选择性衰落、快变化以至各衰落路径有可能相关, 所以为了推动空时编码技术的实用性, 有必要对空时编码在信道为频率选择性衰落、快变化以至各衰落路径相关的情况下的性能以及相应的改进措施进行理论和实践研究. 同时,如何将空时编码和第三代移动通讯的标准相结合,研究在CDMA ,WCDMA 环境下空时编码技术的性能以及和其他技术如多用户检测技术的结合目前也吸引了不少的研究人员进行研究，如空时编码和OFD等通讯技术的结合，使其适用于宽带无线通讯系统。
另外, 如何将空时编码和阵列信号处理技术如波束形成技术（ Beamforming）和干扰抵消技术（InterferenceCancellation）有机地结合起来, 充分发挥二者的优点,进一步提高其性能, 提高它的实用性, 是当前研究的另一个热点和方向; 由于二者均是多个阵元天线系统的重要而有效的信号处理技术, 所以它们的结合应用就具有的应用基础, 最先提出和研究空时编码技术的研究人员也正在进行这方面的研究和探索工作, 但是此项工作刚刚开始, 具有很大的理论和实际研究价值. 当然, 有关在接收端和发射端均得不到信道信息的差分空时编码方面的研究对于空时编码在未来移动蜂窝系统中的应用也是很有意义的。
2.4、空时编码的分类目前空时编码有分层空时编码，空时网格码和空时分组码三种最基本的类型，三种空时编码的研究现状如下：1．分层空时编码：贝尔实验室的Gerard J.Foschini于1996年提出分层空时编码（LST）结构。
分层空时编码技术将高速的数据流分为若干低速数据流，利用空间和时间的结合，它将信源数据分为几个子数据流并独立的进行编码和调制。
它的译码一般采用类似于迫零（ZF）和最小均方误差（MMSE ）准则的检验算法，但该检验算法的复杂度较高。
常见的分层空时编码有三种方案：水平分层空时编码（HLSTC ）、垂直分层空时编码（VLSTC ）和对角分层空时编码（DLSTC ）。
2. 空时网格码：空时网格码由Tarokh、Seshadri和Calderbank首次引入，它是基于空时延迟分集基础上提出的，延迟分集可以看作是重复码和延迟因子的结合，最近提出了一种简单有效的空时网格码设计方案：广义延迟分集码, 将普通的延迟分集中的重复码替换成某些简单的分组码，以提高编码增益。
空时网格码把编码和调制结合起来，综合考虑了编码增益和分集增益的影响，能够达到编码复杂度、性能和频谱利用率等因素的最佳折中，是一种最佳码, 所以研究空时网格码在实际系统中往往和其他技术相结合，如阵列处理、多用户检测等。
但是，空时网格码的译码一般采用维特比( Viterbi )译码算法，其译码复杂度随着传输速率的增加成指数上升，因此，寻找更有效的译码算法，将是解决空时网格码在实际通信系统中应用的一个关键问题。
另外空时网格码的好码的设计也是一个难点，所以构造更有效的空时网格码也是研究的重要方向。
3．空时分组码空时分组编码最先由Alamouti 引入的，简单的两天线发分集的编码方式。
这种编码的最大优点是采用最简单的最大似然译码准则，可以获得完全的天线增益。
Tarokh进一步将两天线的STBC编码扩展到多天线的形式，提出了通用的正交设计准则。
目前，对空时分组码的研究很多，主要包括对译码算法的研究、对空时分组码本身正交设计的研究以及空时分组码在不同衰落信道下的性能的研究。
研究表明空时分组码编码相对比较简单，误码率性能和容量也有大幅的提升，是一种适于高速无线通信的优选方案。
二、基本原理2.1、 空时分组编码的原理2.1.1、 空时分组编码的概念空时分组码(STBC , Space-Time Block Codes )将无线MIMO 系统中调制器输出的一定数目的符号编码为一个空时码码字矩阵，合理设计的空时分组码除 能提供一定的发送分集度。
STBC 通常可通过对输入符号进行复数域中的线性 处理而完成，因此，利用这一 “线性”性质，采用低复杂度的检测方法就能检 测出发送符号。
由于空时分组码编码矩阵列与列之间的正交性，人为造成了天 线发送信号的正交，从而使接收端可以利用最大似然检测译码，大大降低了译 码复杂度，而且仍能得到最大的发送分集增益。
其译码复杂度相对于其他两种 编码要简单得多，因此受到了广泛的关注。
图2-1表示空时分组码调制发射部分的框图。
利用N t 表示发射天线的数目， p 表示一个编码符号块的时间周期数目。
同时，假设信号星座图有2m个点组成。
这样km 个数据流比特经过星座调制模块变为 k 个调制信号X !,X 2」l|,X k ,这里每 m 个比特选择一个星座信号。
这k 个调制信号经过空时编码调制产生 N t 个并行 信号序列，长度为p 这就产生了发射矩阵 X 的大小为N t 和。
这些序列在N t 根 发射天线p 个时间周期内同时发射出去。
空时分组码的码率定义为一个比率：(2-1)不难看出，k = p 时为全速率，可以达到满分集增益发射天线12.1.2、空时分组编码的系统模型考虑一个具有N t 个发射天线、N r 个接收天线的无线通信系统，如图2-2所 示。
