空时编码调制

阵列信 号处 理等一 维处 理手 段 的推广 ，已提 出空 时 盲 均衡 、 时最小 均方 误 差 （ 空 ＭＭＳ ） 收机 、 时最 Ｅ接 空 大 似然 序列 估计 （ Ｓ 接 收 机 和 空时 盲 波 束形 成 ＭＬ Ｅ） 等 有 效 方法 ， 有 效 抑 制 同 信道 干扰 和码 问 干扰 。 能
ｎ ａ ｄ／ １ｃ ｐｃｔ． Ｔ ｉ ｐ ｐ ｒｓｍｍａｉ ｓｔｅｂ ｓ ｒ ｃ ｌｓｏ ａｅｔ ｏ ｉｇ ａ ｄ Ｏ ａ ａｉ ＂ ｙ ｈｓ ａ ｅ ｕ ｒ ｅ ａｉ ｐｉ ｉ ｅ ｆｓ ｃ－ｍｅ ｃｄｎ ｚ ｈ ｃ ｎ ｐ ｐ ｉ ｎ
ｈ Ｐ ｔｌＳ ｏ ｔｅ ｆａＵ￣ ｆ３ ｄｆ ｒｎ ｐ ｃ －ｉ ｅ ｃ ｄｎ ｒ ｎｒ ｄ ｃ ｄ ｂ ｉｆ ．Ａｔ ｌｓ Ｗｅ ｕｎ ｕ ． ． ｉ ｅ ｅ ｔｓ ａ ｔ ｅ ｍ ｏ ｉ ｇ ａｅ ｉｔ ａ ｅ ｒｅ ｙ ｏ ｌ ａｔ ｓ ｔ ｐ ｈ ｏ ｎ ｐ ｌ ｔ ｉ ｔ ｕ ｆ ｐ ｃ － ｍｅ ｃ ｄｎｇ ｔｅ ｒ ｕ ｄ ａ ｐｉａ Ｏｌ ｓ ｔ ｓ ｏ ｓ ａ ｅｔ ｏ ｉ ｅｉ ａ ｉ Ｋｅ ｗｏ ｄ ｓ ａ ｅｔ ｏ ｉｇ Ｓ Ｔ ｙ ｒ ｌ ｐ ｃ －ｉ ｓ ｍｅ ｃ ｄ ｎ ＴＣ ＣＭ
请 了专 利 。 这种 空 时码 采 用分层 发送 和接 收 技术 ， 简
称 分层 空时码 （Ｓ Ｃ） Ｌ Ｔ 。之后 ， ． Ａｌ ｕｉ 出了 ＳＭ． ａ ｔ提 ｍｏ
一
种简 单的发 射分集 技术— —正 交发 射分 集 ，采用
简单 的正交 分组编 码 ，称 为空 时块码 （ Ｔ Ｃ） 当 ＳＢ 。
关键词 空 时编码 空 时码 格 状缡码 调 制
Ａｂ ｔａ ｔ ｏ ｃ － ｍ ｅ ｏ ｉｇ ｔｃｎ ｑ ｅ ｓ ａ ｅ ｓ ｒ ｃ ｓ ａ ｅｔ ｃ ｄｎ ｅ ｈ ｉｕ ｉ ｎ ｗ ｃ ｄｎ ｔｃ ｎｑ ｅ ｉ ｏ ｇ ｅ ｈ ｉｕ ｗｈｃ ∞ ｎ ｏ ｂ ｔ ｉ ｉｈ ｃ ｍ ａ ｗｉ ｃ ａ ｎ ｌａｔｎ ａｉｎ．ｏ ｔｉ ｉｅｓ ｙ ｇ ｉ ｏ ｉ￣ ｆｄｎ ｎ ｎ ａ ｃ ｈ ａａ ｒｔ 血 ｈ ｎ ｅ ｔｅ ｕ ｔ ｏ ｂａｎ ｄｖ ｒｉ ａｎ ａ ＇ｎ ｔ ａ ａ ｉｇ ａ ｄ ｅ ｈ ｎ ｅ ｔｅ ｄ ｔ ａ ｅ

MIMO原理理解空时编码MIMO（多输入多输出）是无线通信系统中的一种技术，它可以通过利用多个天线来提高信号的传输速率和可靠性。

空时编码是一种应用于MIMO系统中的编码技术，通过在发射时将信号分配到不同的天线上，并在接收时将接收到的信号进行联合处理，从而提高信号的传输效果。

在MIMO系统中，空时编码通过将信息在空间和时间上进行编码，可以在不增加信号带宽和传输功率的情况下提高信号的传输速率和可靠性。

空时编码有多种方式，其中最常用的是空时均匀编码（STBC）和空时分层编码（STLC）。

空时均匀编码是一种简单但有效的空时编码方式。

在空时均匀编码中，信息位被分成若干个块，每个块中的信息位被分配到多个天线上进行传输。

具体说来，在发送端，多个天线上的信号进行线性组合，并通过信号映射函数将信息位编码成多个矢量。

接收端则通过接收到的信号进行解码，并使用最大似然准则来恢复原始信息。

空时分层编码是一种比空时均匀编码更高效的编码方式。

在空时分层编码中，不同的信息位被分配到不同的天线上进行传输。

具体说来，在发送端，信息位被分为不同的层次，每个层次对应一个天线。

接收端则通过解码和检测算法来恢复原始信息。

空时编码的优点在于可以提高信号的传输速率和可靠性。

由于利用了多个天线进行传输，MIMO系统可以在相同的频带宽度内同时传输多个数据流，从而提高信号的传输速率。

此外，通过在接收端对多个天线接收到的信号进行联合处理，MIMO系统还可以减小多径干扰和提高信号的抗干扰能力，从而提高信号的可靠性。

然而，空时编码也存在一些限制。

首先，空时编码需要在发送端和接收端之间进行信号传输与处理，这会增加系统的复杂性和功耗。

其次，空时编码的性能受到信号的通道状况和天线配置的影响，需要进行精确建模和优化设计。

最后，由于空时编码需要多个天线进行传输和接收，它对设备尺寸和功耗有一定的要求，限制了其在一些应用场景中的使用。

总的来说，空时编码是MIMO系统中的一种重要技术，可以通过利用多个天线来提高信号的传输速率和可靠性。

ＢＲ Ｅ 。时 的信 噪 比值 Ｐ ， 该 信 噪 比设 为 切 换 门 限 将
值， 用 来表 示
． — — — ＿ ＿— — — ＝ — — — —＝＿ — — 一 —＝ ■
：
｛
一 表示 ， 中 ．：１ … ， 。ＭＣ ， 其 ， ５ Ｓ是 在 Ａ ＭＣ
（） ４） ４
系 统平 均误 比特率 。
踪信 道变 化 ， 据信 道 情 况 （ 收信 号 的信 噪 比、 根 接 误 帧率 等 ） 自适 应 地 选 择 调 制 与 编 码 方 案 ， 以提 高 可 系统 吞 吐 量 ， 证 目标 误 帧 率 。 如 果 把 ＳＢ 与 保 ＴＣ Ａ ＭＣ技 术 联 合起 来 能 更 加 提 高 系统 的容 量 和 可 靠
性 ， 以该 技术 得到 了越来 越 多 的关 注 。 所
１ 系统 模 型
ＭＩ 自适 应 调 制 与 编 码 系 统 模 型 如 图 １所 ＭＯ
示。假设有 Ｎ × Ｎ 阶平坦衰落信道增益矩阵 ， 矩
阵 Ｈ［ 元 素是均 值 为 ０、 差 为 １的复 高斯 随机变 ｍ］ 方
量 。Ⅳ 发送 天线 的数 目， 为 Ⅳ 为接 收天 线 的数 目。 ＭＩ ＭＯ系统 中 自适 应 调 制 编 码 的 原 理 模 型 如 图 １
最大 的吞吐量 ， 又不 能很好 地保 证链 路服 务质量 。 本 文提供 了 ５种 ＭＣ Ｓ调制 编 码方 式 ， 表 １ 如 所
示 。对 于不同 的调制 方式 星座 尺寸 可 以用矢 量 Ｍ ＝
Ｂ （ ０ｅ ＿ Ｅｐ ． 『 Ｒ ２Ｊ （ ｘ
） （ ３ ）
调 制编码 方式 的确 定 是基 于切 换 门限 的 ， 限 门 的切换 必须 满 足 一 个 准 则 ： 于所 有 日， 时 Ｂ Ｒ 对 瞬 Ｅ 始 终低 于 目标 Ｂ Ｒ 。 由上式 可 求得 当瞬 时 Ｂ Ｒ＝ Ｅ Ｅ

（） １ １
ｈＮ …
其 中 ｈ ＝１ ２ … ， ， 表示从第 根发射 天线到第 根接 收 ， ，， Ｎ ， 天线 的路径衰落 系数 ， ｈ 是零 均值的复高斯 随机 变量 ， 且 其实部 和虚 部 的方差为 ０ 。如果是准静 态信 道 ， ． ５ 衰落 系数在 每一帧内是 固定不变 的， 而从 一帧到另一帧是变化的。把接收信号表示为 ：
空时编 码技术
渭 南师 范学院物 理 与 电气工程 学院
［ 摘
韩 丽君
要］ 本文首先对 空时编码 系统进 行 了建模 ， 在此基础上推 导 了慢瑞利衰落４ ￣ Ｔ的空时编码 的设 计准则， ａ － ． 为我们设计高性能的
：
空 时 码 字 提 供 了理 论 依 据 。
［ 关键词］ 慢瑞利衰落信道
，
Ｊ
（） ６
∑∑Ｉ ∑ 一 一 ｘ ｙ ＰＩ （，） ）
其 中 ， 为 空时码字 矩阵 和 ｙ的修正欧氏距离，ｄ （ Ｙ） ｙ） 。 Ｘ，
又ｄｘｙ＝ ２ ，）∑∑Ａ 『 （ Ｉ
（ ７ ）
的前提下 获得分集 和编码增益 ， 从而实 现高速率传输 。下 图是空 时编
（） ５出现 时会发 生成对错 误 ， 这里假定接 收机具有理想的 Ｃ Ｉ Ｓ。
ｌ－￣ ｌ ｌ Ｙｌ ｉ ／ ｒ ｔ ｘｌ≥Ｉ Ｕ ｒ ：
把 （ ）３ 代人上式并化简得 ： ２ （）
（ ５ ）
∑ Ｒ（） （ ｝ ２ｅ ） ｛ ∑ 一
， ｍ—ｌ Ｌ 一１
码系统模型 ：
其中 为码字距离矩阵 Ａ（ Ｙ） Ｘ， 的特征值。 口 ＝ｈ ， 是 Ｈ … ・ ｈ 的行向量 ， ， 是码字距离矩阵 Ａ ， 的特征矢量 。定义码字差别矩阵 ｙ） Ｂ Ｘ， ） 一ｘ—ｙ， （ ｙＭ 码字距离矩阵 Ａ Ｘ， ） Ｍ ＝Ｂｘ， ） ， 。 （ ｙ～ （ ｙ・ Ｂ Ｙ）

光通信网络中的时空编码与调制技术研究随着数字通信技术的发展和广泛应用，光通信网络作为一种高带宽、远距离传输的重要手段，正受到越来越多的关注。

在光通信网络中，提高信号传输速率和抗噪能力是一项重要的研究方向。

时空编码与调制技术作为光通信网络中的关键技术之一，可以有效提高信号的传输效率和可靠性。

本文将深入探讨光通信网络中的时空编码与调制技术的研究进展和应用。

时空编码与调制技术是指通过利用时分、空分、时空分复用等技术，将信息在三维空间进行编码与调制，以提高信号传输速率和抗干扰能力的一种技术手段。

时空编码与调制技术通过优化光传输信道的利用率，减小传输过程中的信道损耗，提高光纤传输容量和速率。

这对于满足现代通信对大容量高速率传输的需求具有重要的意义。

光通信网络中的时空编码与调制技术主要包括空间调制多路复用（Spatial Modulation, SM）、时空编码（Space-Time Coding, STC）和空时调制（Space-Time Modulation, STM）等。

SM技术通过利用天线阵列构建多个发射机，将信息以空间位置进行编码与调制，从而提高信号传输率。

STC技术则通过在时域和空域上进行编码，实现对信号的编码与调制，从而提高信号的可靠性和稳定性。

STM技术则结合了空时编码和空间调制的优点，通过将信息以空时矩阵形式进行编码与调制，从而达到更高的传输速率。

在光通信网络中的时空编码与调制技术研究中，不仅需要考虑如何设计合适的编码与调制方案，还需要关注噪声对传输性能的影响、时空编码与调制技术的可行性、算法的复杂度等问题。

同时，时空编码与调制技术的应用也面临着一系列的挑战和限制。

例如，如何减小信号传输过程中的误码率、如何提高信号传输速率和容量、如何降低成本和能耗等问题。

近年来，随着光通信技术的不断发展，光通信网络中的时空编码与调制技术研究取得了重要进展。

研究者们提出了许多创新的时空编码与调制方案，并在实际系统中验证了其有效性和可行性。

空时编码技术空时编码STC (Space-Time Coding) 技术在无线通信领域引起了广泛关注,空时编码的概念是基于Winters 在20世纪80年代中期所做的关于天线分集对于无线通信容量的重要性的开创性工作。

空时编码是一种能获取更高数据传输率的信号编码技术，是空间传输信号和时间传输信号的结合，实质上就是空间和时间二维的处理相结合的方法。

在新一代移动通信系统中，空间上采用多发多收天线的空间分集来提高无线通信系统的容量和信息率；在时间上把不同信号在不同时隙内使用同一个天线发射，使接收端可以分集接收。

用这样的方法可以获得分集和编码增益，从而实现高速率的传输。

现在是第三代移动通信系统中提高频谱利用率的一项技术。

空时编码的有效工作需要在发射和接收端使用多个天线,因为空时编码同时利用时间和空间两维来构造码字,这样才能有效抵消衰落,提高功率效率；并且能够在传输信道中实现并行的多路传送,提高频谱。

需要说明的是,空时编码技术因为属于分集的范畴,所以要求在多散射体的多径情况下应用,天线间距应适当拉开以保证发射、接收信号的相互独立性,以充分利用多散射体所造成的多径。

1 空时编码技术及其分类空时编码在不同天线所发送的信号中引入时间和空间的相关性,从而不用牺牲带宽就可以为接收端提供不编码系统所没有的分集增益和编码增益。

空时编码的基本工作原理如下:从信源给出的信息数据流,到达空时编码器后,形成同时从许多个发射天线上发射出去的矢量输出,称这些调制符号为空时符号(STS) 或者空时矢量符(STVS) 。

与通常用一个复数表示调制符号类似(复的基带表示) ,一个空时矢量符STVS可以表示成为一个复数的矢量,矢量中数的个数等于发射天线的个数。

目前提出的空时编码方式主要有：⑴正交空时分组码OSTBC (Orthogonal Space2 Time Block Coding) ；⑵贝尔分层空时结构BLAST(Bell Layered Space2Time Architecture) ；⑶空时格型编码STTC(Space2Time Trellis Coding) ；这3类接收机需要已知信道传输系数的空时编码,另外还有适于少数不知道信道传输系数情况的有效期分空时编码。

多入多出(MIMO)系统的空时处理技术及调制方式一.介绍随着实时多媒体通信、高速INTERNET接入等数据业务的发展，提高通信系统的速率和频带利用率已成为急待解决的问题。

在无线通信系统中，提高频带利用率的方法主要有智能天线技术、MIMO技术、多载波调制及自适应编码调制技术等。

其中，MIMO技术由于能有效利用多径衰落，巨大地提高系统容量和频带利用率而成为目前国内外通信研究的热点。

MIMO系统是指在发射端和接收端同时使用多个天线的通信系统。

MIMO系统的系统框图如图1所示。

图1 无线MIMO系统的框图从图1可以看出，比特流在经过编码、调制和空时处理（波束成行或空时编码）后，映射成不同的信息符号，从多个天线同时发射出去；在接收端用多个天线接收，并进行相应的解调、解码及空时处理。

1995年，Emre Telatar提出了加性高斯白噪声信道下，单用户MIMO 系统的系统容量[1]。

这篇文章的公式及仿真结果表明，在信道间衰落相互独立的条件下，多天线系统所能获得的系统容量大大超过单天线系统。

1996年，Foschini指出MIMO系统能通过空间复用提高系统容量，并给出了不同天线个数时的系统容量[2]。

在[3]中，Foschini 提出一种分层空时处理方案（BLAST），这种方案在发射、接收天线个数相等的情况下，在接收端采用干扰抑制的方法逐个提取接受信号，从而去除了不同空间信号间的干扰，使系统容量随着天线个数的增加而线形增加。

Winters在[4]中给出了瑞利衰落信道下采用天线分集时无线通信系统的容量，并讨论了在接收端进行线性或非线性接收对系统容量的影响。

这几篇文章有力地证明了MIMO系统对于提高系统容量的巨大潜力，从而奠定了MIMO系统发展的基础。

近年来，人们已从各个角度对MIMO系统进行了大量的研究。

例如，在各种信道状态下MIMO系统的容量问题[5]-[9]，包括相关信道、频率选择性衰落信道、瑞利衰落信道等；MIMO系统的均衡问题[10]-[12]；MIMO系统中的空时处理技术[13]-[16]；MIMO系统的调制技术等[17]-[19]。

MIMO原理理解空时编码MIMO（Multiple-Input Multiple-Output）是一种通信技术，利用多个发射天线和多个接收天线来提高传输速率和信号质量。

MIMO技术的一个重要应用是空时编码（Space-Time Coding），它通过在时间和空间上对数据进行编码和传输来提高通信系统的可靠性和效率。

空时编码的关键概念是空时块编码（Space-Time Block Coding，简称STBC），它将数据块分为多个时间步长，并使用多个天线同时发送这些时间步长的数据。

通过利用多个天线可同时传输多个数据流，空时编码可以提高信道容量和系统可靠性。

一个STBC系统通常有多个发射天线和多个接收天线。

在发送端，数据被分成多个时间步长，并以特定顺序通过发射天线发送。

每个时间步长的数据通过编码矩阵进行处理，编码矩阵是一个由特定规则生成的矩阵。

编码矩阵的每一行代表发送天线的输出，每一列代表时间步长的信号。

编码矩阵的作用是将时间步长数据分配到各个发送天线，并进行合适的编码处理。

在接收端，通过接收到的信号进行处理还原出信号的原始数据。

这里的处理涉及到两个关键概念：空间分集（Spatial Diversity）和空时编码解码（Space-Time Decoding）。

空间分集是指通过多个接收天线接收并处理信号，从而减少信号在传输过程中的失真和干扰。

多个接收天线可以接收到不同的信号路径，并通过对接收信号进行处理，可以提高信号的可靠性和防止丢失。

空时编码解码是指通过对接收到的信号进行解码处理，从中还原出原始数据。

解码的过程涉及到信号处理算法，包括线性等式求解和最小均方误差等方法。

总的来说，空时编码通过将数据块分成多个时间步长，并在多个发射天线上同时发送这些时间步长的数据，从而提高传输速率和系统可靠性。

通过空间分集和空时编码解码的技术，接收端可以测量和估计信号的失真和干扰，并通过信号处理算法还原出原始数据。

空时编码在无线通信系统中得到了广泛应用，可以显著提高系统的性能和可靠性。

MIMO原理(理解空时编码)————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：MIMO信道非MIMO系统用几个频率通过多个信道链接。

MIMO信道具有多个链路，工作在相同的频率。

该技术的挑战是所有信号路径的分离和均衡。

信道模型包括具有直接和间接信道分量的H矩阵。

直接分量(例如h11)描述信道平坦度，而间接分量(例如h21)代表信道隔离。

发送信号用s代表，接收信号用r代表。

时间不变的窄带信道定义为：了解H对于解码来说是必要的，并通过一个已知的训练序列估计。

如果接收器将信道近似值发送到发送器，则可以用来进行预编码。

预编码能改善MIMO性能。

香农推出了下列公式，可以计算理论信道容量。

它包括了传输带宽f g和信噪比。

大多数信道容量的改善都是基于带宽扩展或者其他调制。

这些因素并不能很大地提高频谱效率。

MIMO系统的香农容量又决定于天线的数量。

M是最小的M T(发送天线的数量)或M R(接收天线的数量)，表示空间信息流的数量。

例如，一个2x3的系统只能支持两个空间数据流，这个结果同样适用于2x4的系统。

对于MIMO，下面的公式给出容量的计算方法：MIMO容量随着天线的数量呈线性增加。

不对称的天线星座分布(例如1x2或2x1)被称为接收或发送分集。

在这些情况下容量(C Tx/Rx)随天线的数量呈对数形式的增长。

空间复用通过一个以上的天线发送多组数据流称为空间复用。

有两种类型必须考虑。

第一种类型为V-BLAST（Vertical Bell实验室分层空间-时间），它发送空间未编码的数据流，不需要考虑在接收器上对信号进行均衡处理。

第二种类型是通过空间-时间编码实现的。

与V-BLAST相比，空间时间编码提供正交编码方式，因此是独立的数据流。

V-BLAST方法不能分离数据流，因此会出现多个数据流的干扰(M SI)。

这会使传输变得不稳定，而前向错误编码并不总是能解决这个问题。

18
国家重点实验室
空时码的设计准则
秩距离准则(1998年，Tarokh) 年 秩距离准则 迹距离准则(Yuan Jinhong) 迹距离准则 分集增益与复用增益最佳折中设计准则
19
国家重点实验室
秩距离准则——适用于高信噪比时 适用于高信噪比时 秩距离准则
1 1 c1 − e1 2 2 C − E = c1 − e1 ...... c n − en 1 1
13
国家重点实验室
空时信道容量——Ergodic信道容量 空时信道容量——Ergodic信道容量
14
国家重点实验室
空时信道容量——Ergodic信道容量 空时信道容量——Ergodic信道容量
SNR = P / σ 2
Large Antenna Array Regime n=m Cnn (SNR ) ≈ nc* (SNR )
m
国家重点实验室
秩距离准则——适用于高信噪比时 适用于高信噪比时 秩距离准则
准静态衰落信道下空时码的设计准则为： 准静态衰落信道下空时码的设计准则为：
秩准则: 若要达到最大的分集增益mn，集合中的每一个 差矩阵 B(C , Ε ) 必须是满秩的，若最小秩为r，则分集增 益最大可达mr 行列式准则：若系统的分集增益为mn，计算集合 中每个 A(C , Ε )的非零特征值之积的r次平方根得到集 合
)(
)
)(
)
= B (C , E )B (C , E )
H
Pair-wise error probability
的非零特征值。 r是矩阵 A(C , E ) 的秩， λ i 是矩阵A(C , E ) 的非零特征值。 是矩阵 的秩，
20
−m r 1 ≤ λ (E 4 N )− rm P (C → E ) ≤ n s 0 ∏ i i =1 ∏ (1 + λi Ed 4 N 0 ) i =1

Ａｐ ． ０ ７ ｒ２ ０
一
种可变分集增益的空时／ 时频调制编码新方案
蒋慧娟① ② 谭 笑
南京
沈越 泓
南京 ２０ ０） １０７ ２００） １０７
ｆ 解放军理工大学通信 工程 学院 ｆ 总参 ６ 研 究所 ３
摘 要 ：将酉空时分组编码技术应用于时频调制系统中，该文提 出了一种可变发射 分集增益 的空时／ 时频调制编码
ｓ ｍｕ ａ ｉ ｎ ｓ ｏ ｔ ａ ｈ ｅ ｓ ｈ ｍｅ ｈ ｓａ ｖ ｎ ａ ｅｏ ｎ ｉ ａ －ａ ｉ ｇ ｏ ｅ ａ ｏ ｔ ｐ ｃ － ｉ ｅｂ ｏ ｋ ｃ ｄ ｎ ｎ ｉ ｌｔｏ ｈ ｗ ｈ ｔｔ ｅ ｎ ｗ ｃ ｅ ａ ｄ ａ ｔ ｇ ｆ ｔ－ ｔ ｆ ｎ ｖ ｒＡｌｍ ｕ ｉ ａ ｅ ｔｍ ｌ ｃ ｏ ｉ ｇ ａ ｄ ａ － － ｌ ｆ ｄ ｓ －
ｓ ｂ ｓ ｍ ｂ ｌ ，ａ ｄ ｔ ｅ ｎ ｗ ｃ ｅ ｓ ｃ ｎ ｔ ｕ ｔ ｄ ｂ ｉ ｅ ｅ ｔｙ ｃ ｍ ｂ ｎ ｎ ｈ ｕ －ｙ ｂ ｌ ｗｉｈ ｔ ｅ ｄ ｆ ｒ ｎ ｕ —ｙ ｏｓ ｎ ｈ ｅ ｓ ｈ ｍｅ ｉ ｏ ｓ ｒ ｃ ｅ ｙ ｄ ｆ ｒ ｎ ｌ ｏ ｉ ｉ ｇ ｔ ｅ ｓ ｂ ｓ ｍ ｏ ｓ ｆ ｔ ｈ ｉｆ ｅ ｔ ｅ
ｓ ａｅｔ ｐ ｃ—ｉ ｍｅ￣ ｑ ｅ ｃ—ｈｆ ｋｙｎ ， ｄＳ — Ｓ ｙ ｔｍｓｗｉ ｗ ｉｅｓ ｙｇｉ ｎｏ ｈ ｕ ｅｉｒｃｄｎ ａｅ ｅ ｕ ｎ ｙｓ ｉ ｅ ｉｇ ａ Ｔ ＴＦ Ｋ ｓｓｅ ｔ ｔ ｏｄｖｒｉ ａｎｅ ｊｙｔｅｓｐ ｒ ｏ ｉｇｒｔ ｔ ｎ ｈ ｔ ｏ
新方案 。将 已调的时频信号分解为互正交的两子信号 ，同时运用不 同的排列组合方案 即可得到不同的分集增益 。计
算机仿真结果表 明，新方案抗平坦衰落 的性能优于 Ａａ ｕｉ空时分组编码方案及空时／ ｌ ｍｏｔ 频移键控编码方案 ，且当

摘要空时编码技术是近几年来在通信领域新兴的研究方向，它主要用于解决高速无线通信下行传输问题。

空时编码技术将信道编码技术与天线分集技术相结合，大幅度的增加了无线通信系统的容量，为无线传输提供了分集增益和编码增益，并且能够提供远高于传统单天线系统的频带利用率，为解决无线信道的带宽问题提供了一条新的解决途径。

空时编码技术具有很高的频谱利用率和较好的通信质量，能够满足高速数据通信业务的要求。

空时编码分为:分层空时编码、空时格型编码和酉空时编码、差分空时编码。

分层空时码（LSTC）(Layered Space-Time Coding)是最早提出的一种空时编码方式，又俗称贝尔实验室分层空时结构(BLAST, Bell Labs Layered Space-Tirrae )，是由贝尔实验室在1998年提出的一种利用多根发射天线实现数据流的多路并行无线传输的方法。

BLAST的特点是系统结构简单，易于实现，频带利用率随着发射天线数目的增加而线性增加，它所能达到的传输速率是单天线系统无法想像的。

分层空时码通过一维信号处理方法来处理多维信号，一般适于接收天线数多于发送天线数的无线MIMO系统。

BLAST能提供一定的接收分集增益，但由于BLAST没有直接在空域上引入不同发射天线发送信号间的相关性，因此不提供发射分集增益，所以，从严格意义上讲分层空时码不能算作为一种真正的空时编码方法。

BLAST根据信号构造方式的不同可以分为对角结构(D-BLAST)垂直结构( V-BLAST )和水平结构( H-BLAST )，D-BLAST接收端的检测复杂度高，但性能较好;而V-BLAST检测复杂度低，较为实用.关键字: MIMO 空时编码空时分层编码 MATLAB目录一、前言 (1)二、移动通信的发展概况 (2)三、MIMO技术研究现状 (3)3.1 MIMO信道容量 (3)3.2 MIMO天线设计 (4)四、分层空时编译码 (5)4.1分层编码原理 (5)4.2 分层空时码模型 (5)4.3 编码算法 (6)4.4 垂直分层译码原理 (7)4.5 系统仿真及结果 (8)4.6 分层空时编码技术及应用 (12)五、总结 (14)六、参考文献 (15)致谢 (16)一、前言分层空时编码(Layered Space--Time Codes，简称LST)最早由Foschini提出1131，能够获得更大的MIMO信道容量。

制 方 式 。经 过 星 座 点 映 射 后 的符 号 进 行 空 时 分 组 编 码 ，然 后 通 过 各 发 送 天 线 发 送 。 在 接 收端 先 进 行 空
时 分 组 码 的译 码 ，然 后 进 行 解 调 得 到数 据 比特 。 时 码 译 码 和 解 调 都 要利 用 信 道 估 计 得 到 的信 道 条 件 ， 空 同时将 信 道估 计 的结 果 通 过 反 馈 信 道 送 到 发送 端 。 在上面的 Ｓ Ｂ Ｔ Ｃ系 统 中 ，发 送 和 接 收 信 号 可 以表 示 为
第 ４部 分 给 出数值 计 算 结 果 ；最 后 进 行 了总 结 。
２ 系统 原理 与信道 模型
图 １ 出了 Ｓ Ｂ — 给 Ｔ Ｃ ＡＭ 系 统 的 基 本 模 型 ，它包 括 个 发送 天 线 和 个 接 收天 线 。发 送 端 首 先 获 取 各 个 子 载 波 的信 道 条 件 ，由接 收 端 做 信 道 估 计 ，并 通 过 反 馈 信 道 通 知 发 送 端 ，或 者 在 时 分双 工 （ ＤＤ） Ｔ 方 式 下 ，根 据 信 道 的互 易性 认 为发 送 信 道 与 接 收 信 道 条 件 一 致 。然 后 ，发 送 端 根 据 一 定 的 算 法 确 定 调
据 无 线 系 统 ，例 如 高 速 下 行 链 路 分 组 接 入 （ ＤＰ 、Ｃ ＨＳ Ａ） ＤＭＡ２ ０ Ｘ Ｖ ＤＯ Ｄ 中 已将 其 作 为 核 心 技 ０ ０１ Ｅ ． ／ Ｖ
术 之 一 。 同时 ， 多 天 线 技 术 已经 被 视 为 提 高 未 来 无 线 通 信 系 统 性 能 的有 效 手 段 。尤 其 是 空 时 分 组 码 （Ｔ Ｓ ＢＣ）Ｌ Ｊ 由于 其 能够 极 大 提 高 平 坦 衰 落 信 道 下 的 系 统 性 能 ， 并且 实现 简 单 ，也 已经 成 为研 究 的 ４ ， 热 点 ，并 迅速 被 ＷＣ ＤＭＡ 和 Ｃ ＤＭＡ ０ ０采 用 。 ２０

MIMO无线通信系统中的空时编码方法研究MIMO（Multiple-Input Multiple-Output）无线通信系统是一种通过利用多个发射天线和多个接收天线来提高频谱效率和数据传输速率的技术。

在MIMO系统中，通过使用空时编码（Space-Time Coding）方法，可以进一步提高系统的可靠性和容错性。

在MIMO系统中，空时编码方法是指将信息数据通过多个发射天线以不同的方式进行编码和发送，以增加系统的容错性和 reliability。

空时编码方法有多种，其中较为经典的方法包括：空时分组码（Space-Time Block Code，STBC）和空时分割复用（Space-Time Division Multiplexing，STDM）。

空时分组码是一种通过对信息块进行空时编码的方法，其中每个信息块被编码为多个码元并在多个发射天线上同时传输。

STBC方法适用于信道状况变化较快的情况，能够提供较好的容错性。

在接收端，通过对接收到的多个码元进行解码，可以恢复出原始的信息块。

STBC方法适用于较为简单的调制方式，例如二进制相移键控（Binary Phase Shift Keying，BPSK）和四进制相移键控（Quadrature Phase Shift Keying，QPSK）。

空时分割复用是一种通过将信息数据分成多个子流并在多个发射天线上同时传输的方法。

STDM方法适用于信道状况变化较慢的情况，能够提供较高的吞吐量和数据传输速率。

在接收端，通过对接收到的多个子流进行解码，可以恢复出原始的信息数据。

STDM方法适用于较为复杂的调制方式，例如16进制相移键控（16 Quadrature Amplitude Modulation，16-QAM）和64进制相移键控（64 Quadrature Amplitude Modulation，64-QAM）。

空时编码方法的选择需要根据具体的通信场景和需求来确定。

都有 传 输 分 量 ，这 与 自适 应 编 码 调 制 中 质 量 好 的信 道 对 应 于 高 阶 调 制 方 式 ，质 量 差 的信 道 对 应 低 阶 调
制方 式 的 原 则 不符 。
近 年 来 ， 分布 式 无 线 通 信 系 统 （ ｓｒ ｕｅ ｒｌｓ Ｃ ｍｍｕ ｉａｉｎ Ｓ ｓｅ Ｄ Ｃ ）被 认 为 是未 Ｄｉ ｉ ｔ Ｗｉ ｅｓ ｏ ｔｂ ｄ ｅ ｎｃｔ ｙ ｔ ｏ ｍ， Ｗ Ｓ 来 移 动 通 信 的 备 选 结 构 ， 已提 出 了很 多分 布 式 的系 统 结 构 ，如 ：基 于 时分 的分 布 式 无 线 通 信 系 统 Ｌ和 ４ Ｊ 分 布 式 的三 角形 小 区无 线 通 信 系 统 。 ＭＯ（ ｌｐｅＩｐ ｔ ｌｐｅ ｔｕ ） 术 被 引 入 ＤＷＣ ｊ ＭＩ Ｍｕｔ ｌ ｎ ｕ ｔ ｌ Ｏｕｐ ｔ 技 ｉ Ｍｕ ｉ Ｓ中Ｌ， ６ Ｊ 可 以获得 更 大 的容 量 增 益 。 是 分 布 式 系 统 使 信道 质 量之 间 的差 异 进 一 步 扩 大 ， 此 本 文 分 析 了 ＤＷＣ 但 为 Ｓ 中大 尺度 衰 落 对 信 道 最 小 非 零 奇 异值 的分 布 造 成 的影 响 ，并 结 合 一般 的 空 时编 码 对 自适 应 调 制 技术 的 限制 ，给 出 了一 种 新 的 与 自适应 调 制 方 式 结 合 的基 于 物 理 信道 质量 偏 移 的空 肘 编 码 方 式 。 空 时码 中近 年 来 发 展 较 快 的一 种 编 码 方 式 是 线 性 离 散编 码 Ｌｎ ａ ｓｅｓ ｏ ｉｇ ＤＣ） ｉｅ ｒ ｐ ｒｅＣ ｄｎ ，Ｌ Ｄｉ ，它 首
先 由 Ｈ ｓｉｉ Ｈｏ ｈ ｌ ａｓ 和 ｂ ｃ ｗａｄ提 出 了基 于互 信 息 量 最 大 化 的 编码 Ｊ 。Ｈｅｔ ａｈ随 后 提 出 了基 于 分集 增 益 的码

无线通信中的多天线信号处理技术随着无线通信技术的不断发展，多天线信号处理技术成为解决信道容量和通信质量瓶颈的有效手段。

本文将介绍无线通信中的多天线信号处理技术及其应用。

一、多天线系统概述多天线系统是指在发送和接收端都配备多个天线，通过智能地利用多个天线之间的空间资源，提高信号的可靠性和传输速率。

多天线系统可以分为多输入多输出（MIMO）和多输入单输出（MISO）两种。

MIMO系统在发送端和接收端都配备多个天线，可以同时传输多个数据流，从而提高信道容量。

而MISO系统在发送端配备多个天线，接收端只有一个天线，主要用来提高通信质量。

二、空时编码技术空时编码技术是多天线系统中常用的一种技术，通过将数据流与多个天线的信号进行线性组合，从而实现多个数据流的同时传输。

常用的空时编码技术包括最大比例传输（MRT）、最大信噪比（MRT）和最大误码率（MST）等。

MRT技术在发送端通过将数据流与多个天线的信号按比例相乘，从而使发送信号功率最大化；MST技术在发送端根据信道状态信息优化编码方案，使接收端误码率最小化。

三、空间多址技术空间多址技术是一种将多个用户的信号在空间上进行分离的技术，通过在发送端将用户信号与多个天线的信号进行独立的线性组合，从而实现同时传输多个用户信号。

常用的空间多址技术包括接收端信号处理（Zero-Forcing, ZF）、最小均方误差（Minimum Mean Square Error, MMSE）和接触正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM）等。

ZF技术通过在接收端矩阵运算中将干扰信号抵消，实现用户信号的分离；MMSE技术通过最小化接收端信号与误差之间的均方误差，进一步提高信道容量；OFDM技术通过将频域信号分成多个子信道，使每个子信道之间互相正交，提高频谱利用率和抗多径干扰能力。

四、波束赋形技术波束赋形技术是一种通过在发送天线上对信号进行加权和合成的技术，以控制信号的传输方向和覆盖范围。

描述mimo技术的三种应用模式MIMO（Multiple-Input Multiple-Output）是一种无线通信技术，利用多个发射天线和接收天线来显著提高无线信号的容量和可靠性。

MIMO技术广泛应用于无线通信系统和Wi-Fi网络中，具有重要的意义。

本文将介绍MIMO技术的三种主要应用模式并提供相关参考内容。

1. 空时编码空时编码是MIMO技术的一种主要应用模式，它利用多个发射天线和接收天线发送和接收多个数据流，通过巧妙的编码和解码算法来提高信号的传输速率和可靠性。

空时编码技术可以在无需增加带宽和发射功率的情况下提高系统性能，适用于各种无线通信系统。

在空时编码的研究中，有一种常用的编码方案称为空时分组码（Space-time Block Code，STBC）。

STBC通过在多个时间间隔和多个天线上编码数据，实现了数据的并行传输和多路径增益。

这种编码方案不仅能提高系统的可靠性，还可以充分利用多天线之间的空间多样性，在不同路径上达到更好的信号传输质量。

参考文献：- Alamouti, S. M. (1998). A simple transmit diversity technique for wireless communications. IEEE Journal on Selected Areas in Communications, 16(8), 1451-1458.- Tarokh, V., Jafarkhani, H., & Calderbank, A. R. (1999). Space-time block codes from orthogonal designs. IEEE Transactions onInformation Theory, 45(5), 1456-1467.2. 多用户MIMO多用户MIMO是一种利用MIMO技术进行多用户通信的应用模式。

它可以同时传输多个用户的数据流，提高系统的容量和效率。