第１９卷第２期 ２０１３年４月 江苏技术师范学院学报 ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＪＩＡＮＧＳＵ ＴＥＡＣＨＥＲＳ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ ＯＦ ＴＥＣＨＮ０Ｌ０ＧＹ Ｖｏ１．１９．Ｎｏ．２ Ａｐｒ．，２０１３
ＭＩＭｏ—ｏＦＤＭ系统空时分组编码性能仿真与分析
钱志文
（江苏理工学院电气信息Ｓ－程学院，江苏常州２１３００１）
摘要：正交频分复用（ＯＦＤＭ）和多输入多输出（ＭＩＭＯ）技术是解决未来宽带无线通信系统中多径衰落信道和 带宽效率两大技术难点的关键技术。分析了ＭＩＭＯ系统模型和空时分组码（ＳＢＴＣ）的编解码原理，建立了基于 ＳＢＴＣ的ＭＩＭＯ—ＯＦＤＭ的系统模型，并对其性能进行了仿真分析。仿真结果表明，空时编码与ＭＩＭＯ—ＯＦＤＭ的结 合，能够充分利用空域、频域、时域分集，有效地改善系统性能。 关键词：多输入多输出；正交频分复用；空时分组编码；最大似然解码 中图分类号：ＴＰ３９１．９；ＴＮ９１９．３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７４—８５２２（２０１３）０２—００２９—０５
Ｏ 引 言
在未来的宽带移动通信系统中，人们将对信号传输提出更高的质量要求，带宽利用率、多径效应和频
率选择性衰落是信号传输过程中必须重点考虑的几个关键因素。文献［１】表明多人多出技术通过实现全分 集可以大幅度地提高通信系统的质量，能在不增加带宽的情况下，在每一个窄带平坦子信道上获得更大
的信道容量，是一种利用空问资源换取频谱资源的技术。ＯＦＤＭ技术是通过将总带宽分割为若干个窄带 子载波，从而可以有效地抵抗频率选择性衰落，减少了多径衰落的影响 。空时编码是一种新的信道编码
技术，它把编码、调制、发送和接收分集结合在一起，可以有效地提高在无线衰落信道中的传输性能【４Ｊ。 Ａｌａｍｏｕｔｉ提出了简单的发射分集方法 ，Ｖ．Ｔａｒｏｋｈ等在此基础上又提出正交空时分组码并研究了其编译
码方法ｔ６１，其译码算法支持最大似然检测，且接收端采用线性处理，译码简单。通过使用带有循环前缀的
第３２卷第７期 ２０１２年Ｏ７月 西安工业大学学报 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｘｉ’ａｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ＶｏＬ ３２ Ｎｏ．７ Ｊｕ１．２０１２ 文章编号：１６７３—９９６５（２０１２）０７～５５４—０３ ＭＩＭＯ—ＯＦＤＭ系统中的空时编码技术的研究 尚宇 ，张伟岗 ，包涛 （１．西安工业大学电子信息工程学院，西安７１００３２；２．西北工业大学电子信息学院，西安７１００６８） 摘要： 基于多输入多输出（ＭＩＭＯ）的空时编码技术可以充分利用无线通信信道中的多径， 从而降低误码率、提高系统的可靠性．文中在空时编码技术的基础上，基于正交频分复用 （０ＦＤＭ）系统提出了一种空、时、频分组码的编码改进方案．经仿真证明：这种编码方案在误码 率为１Ｏ 时，编码后的系统相对于空时分组编码（ＳＴＢＣ—ＯＦＤＭ）系统所需信噪比约下降３ ｄＢ，提高了系统的可靠性． 关键词： 空时编码；正交频分复用；空时分组码；空时频分组码 中图号：ＴＰ９１９．３２ 文献标志码：Ａ 近几年研究表明，基于多输入多输出（Ｍｕｌｔｉ— ｐｉｅ Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ，ＭＩＭＯ）空时编码技术 可充分利用无线通信信道中的多径，提高系统抗衰 落性能．在不增加带宽的情况下，大幅度提高通信 系统的信息容量和传输速率，但对信道的信噪比要 求较高，文中提出一种基于频率分集的正交频分复 用（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ， ＯＦＤＭ）系统设计方案，通过实际的仿真分析证明 此方案在独立的瑞利衰减信道下能够降低对信噪 比的要求，提高ＳＴＢＣ－ＯＦＤＭＥ１．１的系统性能． １ ＭＩＭＯ—ＯＦＤＭ系统空时编码分析 ＭＩＭＯ技术可将多径效应转为有利因素加以 利用，具有在不增加带宽的情况下成倍提高频谱效 率的特点，ＯＦＤＭ技术则可以在频域内将频率选 择性衰落信道转换为平坦衰落信道，从而克服频率 选择性衰落的影响，同时由于子载波的频谱相互正 交，提升了一定的频谱利用率，于是将ＭＩＭＯ和 ＯＦＤＭ结合起来构成的ＭＩＭＯ—ＯＦＤＭ技术口］贝４ 可以同时利用空间、时间和频率三维资源，使系统 的信道容量和抗干扰能力大大增强． １．１ ＯＦＤＭ系统 ＯＦＤＭ技术其基带调制解调的基本思想＿３］ 是，发送端对输入的数据流进行串并转换，经过 ＱＰＳＫ调制器对每路并行的信号进行调制后ＩＦＦＴ 变换器对所有的并行信号进行ＩＦＦＴ运算．加入循 环前缀，进行并串转换，构成一个ＯＦＤＭ发射符 号，在接收端，进行相反的处理可得到原始信息数 据．ＯＦＤＭ系统框图如图１所示． ／并转换ＨＱＰｓＫ调制ＨＩＦＦＴＨＮ￣，ｃＰＨ并，串转换 串／并转换ＨＱＰＳＫ￣￥１ＪＩ＇－ｔ ＦＦＴＨ插．ＫＣＰＨ并／串转换 信道 图１ ＯＦＤＭ系统框图 Ｆｉｇ．１ Ｂｌｏｃｋ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ ＯＦＤＭ ｓｙｓｔｅｍ ＯＦＤＭ传输系统抗传输的多径干扰能力很 强，只有在信道干扰较严重的情况下，才会出现误 码．系统并没有消除信道的频率选择性衰减，是在 解调时利用循环前缀技术将码间串扰有效地消除． １．２ ＳＴＢＣ—ＯＦＤＭ系统 讨论具有代表性的两个发射天线和一个接收 天线的ＳＴＢＣ—ＯＦＤＭ系统，其进行讨论的结构框 图如图２所示．在ｔ时刻，ＳＴＢＣ编码器的输出为 Ｃ 一ｃｉ，ｏ，Ｃ２ｔ，０，…，ｆｊ，ｌ，ｆ５，１，…，ｆｌ，卜ｌ，ｆ５。卜２ （１） 传输过程中，设系统理想同步，信道柯西平 稳．设ａ ∽ａ 。 分别为ｔ时刻，第ｋ个频率间隙对应 ＊收稿日期：２０１１—０８—３１ 作者简介：尚宇（１９７３一），女，西安工业大学副教授，主要研究方向为信号处理方面．Ｅ－ｍａｉｌ：ｓｈａｎｇｙｕ＠ｘａｔｕ．ｅｄｕ．ｃｎ．
第１８卷，第４期 中国传媒大学学报自然科学版 ！ ．生 三旦 垦 垒 ９ＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ ＯＦ ＣＨＩＮＡ（ＳＣＩＥＮＣＥ ＡＮＤ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ） Ｖｏ１．１８．Ｎｏ．４ Ｄｅｃ，２０１１
ＭＩＭ．Ｏ正交空时分组码技术
胡峰，周德扬
（中国传媒大学，北京１０００２４）
摘要：对编码分集在ＭＩＭＯ系统中应用做详细的介绍，编码分集选取了正交空时分组码的编码结构和基于线性接 收的最大似然译码准则。主要探讨了包括Ａｌａｍｏｕｔｉ空时码，３发射天线和４发射天线在内的正交空时分组码。还 介绍了一种基于并行Ａｌａｍｏｕｔｉ编码的新的分集传输方案，该方案的编码性能和Ａｌａｍｏｕｔｉ码相似，它的优势在于大 大简化了ＭＩＭＯ系统的改造复杂度。最后，通过仿真这几种空时编码并详细分析了在不同调制模式下的误比特性 能。 ’ 关键词：多发多收；编码分集；正交空时分组码；最大似然译码 中图分类号：ＴＮ９２１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７３—４７９３（２０１１）０４—００２４—０７
Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｓｐａｃｅ—Ｔｉｍｅ Ｂｌｏｃｋ Ｃｏｄｉｎｇ（ＯＳＴＢ Ｃ）
ｆｏｒ ＭＩＭＯ Ｓｙｓｔｅｍｓ
ＨＵ Ｆｅｎｇ，ＺＨＯＵ Ｄｅ－ｙａｎｇ
（Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｃｈｉｎａ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００２４，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｓ ｄｅｔａｉｌｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ ｆｏｒ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ｃｏｄｉｎｇ ｉｎ ＭＩＭＯ ｓｙｓｔｅｍｓ．Ｈｅｒｅ，ｔｈｅ ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ
ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｔｈｅ ｓｐａｃｅ——ｔｉｍｅ ｂｌｏｃｋ ｃｏｄｅ ａｎｄ ａ ｍａｘｉｍｕｍ——ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ ｄｅｃｏｄｉｎｇ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｂａｓｅｄ
ｏｎｌｙ ｏｎ ｌｉｎｅａｒ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ａｔ ｔｈｅ ｒｅｃｅｉｖｅｒ ａｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｄｉｆｅｒｅｎｔ ｓｐａｃｅ—ｔｉｍｅ ｂｌｏｃｋ ｃｏｄｉｎｇ（ＳＴＢＣ） ｓｃｈｅｍｅｓ ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ Ａｌａｍｏｕｔｉ ＳＴＢＣ ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ ＳＴＢＣ ｆｏｒ ３ ａｎｄ ４ ｔｒａｎｓｍｉｔ ａｎｔｅｎｎａｓ ａｒｅ ｅｘ— ｐｌｏｒｅｄ．Ｗｅ ｐｒｅｓｅｎｔ ａ ｎｅｗ ｔｒａｎｓｍｉｔ ｓｔｒａｔｅｇｙ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｐａｒａｌｌｅｌ Ａｌａｍｏｕｔｉ ｃｏｄｅｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｓｉｍｐｌｅ ｔｗｏ ｂｒａｎｃｈ
I
MIMO通信系统的设计与实现
摘 要
新一代移动通信系统需要提供极高的数据速率，在有限的频谱下提供尽可能高的传输速率，这就需要采用高频谱利用率技术。在理想情况下，MIMO技术相对于传统的单天线系统可以随着天线数目的增大而线性增大信道容量，使得系统能在有限的无线频带下传输更高速率的数据业务。本文详细介绍了MIMO通信系统的模型与信道容量，并介绍了目前存在的三种空时编码方案：分层空时码、空时网格码和空时分组码，实现了一种性能较好的方案，与正交频分复用技术相结合建立了STBC-MIMO-OFDM系统模型，并对用MATLAB模型进行了仿真和性能分析。
关键词：多输入多输出；正交频分复用；空时分组码；MATLAB；
II Design and Implementation of MIMO Communication
System
Abstract
A new generation of mobile communication system needs to provide high data
rate, transmission rate is as high as possible in the limited frequency spectrum, this
requires the use of high frequency spectrum utilization technology. In the ideal case,
the MIMO technology to the traditional single antenna system can increase linearly
with the number of antennas to increase channel capacity, so the system can in the
radio frequency band limited transmission under high-speed data service. This paper
