空時網格編碼和OFDM相結合的通信系統性能仿真分析

摘要：簡單研究了空時網格編碼和OFDM相結合的理論基礎，詳細介紹了空時編碼和OFDM相結合的通信系統，通過仿真分析了該系統在高斯白噪聲信道和頻率選擇性衰落信道下的系統性能。

    關鍵詞：空時網格編碼 OFDM 高斯白噪聲信道 頻率選擇性衰落信道

Vahid Tarokh等提出了空時網格編碼系統模型，給出了編碼設計準則和構造方法，接收端采用Viterbi算法進行譯碼。空時網格編碼可以有效地提高信道容量，同時還具有空間分集增益和編碼增益；OFDM可以有效對抗多徑干擾，消除符號間干擾。因此，廣大學者和研究人員普遍傾向于在第四代移動通信中采用0FDM和空時編碼相結合的通信系統。本文就空時網格編碼和0FDM相結合的通信系統性能進行了理論分析和仿真分析。

1 空時網格編碼和OFDM相結合的理論基礎

空時網格編碼的譯碼是假設信道為準平坦衰落信道，即在一個發送信號的周期內，信道的衰落因子保持不變；只有在這個基礎上才能采用最大似然譯碼。然而在多徑信道下，只有當：Bs<<Bc，Tc，Ts>>σr，其中Bs是信號帶寬，Bc是信道的相干帶寬，Ts是信號帶寬的倒數，σr是時延擴展，才能假設信道是乎坦衰落信道。當發送的數據速率較低時，完全可以滿足以上條件；但當發送的數據速率較高時，這時：Bs>Bc,Ts<σr，信道為頻率選擇性衰落信道，顯然再也不能假設信道為平坦衰落信道了，這樣就無法直接采用空時網格編碼。那么在高速無線通信中如何采用空時編碼呢?這時可以利用OFDM。高速的數據比特經過OFDM調制后，轉變成周期較長的0FDM碼元，然后再送入信道。由于OFDM碼元周期較長，它完全可以滿足平坦衰落信道的條件，這時多徑信道為平坦衰落信道，可以采用空時網格編碼。

圖1

2 空時網格編碼和OFDM相結合的通信系統

空時網格編碼和0FDM相結合通信系統發射端框圖如圖1所示。將要發送的數據信息比特經過串／并變換，形成n路并行的數據比特流。這n路并行的數據比特流送入n個空時網格編碼器。在文獻[1]中給出了空時網格編碼器的構造。每一個空時網格編碼器同時輸出2路數據信息：D1i(t)和D2i(t)(i＝1，2,……n；代表第i路編碼器輸出)，其中D1i(t)對應第一個發射天線的數據信息，D2i(t)對應第2個發射天線的數據信息。然后n路的D1i(t)(i＝1，2……，n)經過傅立葉逆變換，加上循環前綴形成一個OFDM碼元。n路的D2i(t)(i＝1，2,……，n)也經過傅立葉逆變換，加上循環前綴形成另一個OFDM碼元。為了進行信道估計筆者引入了訓練符號；訓練符號經過串／并變換，形成n路并行的符號流；這n路并行的符號流被送入n個空時網格編碼器。每個空時網格編碼器同時輸出 2路符號信息：T1i(t)和T2i(t)(i＝1，2，……n；i代表第i路編碼器輸出)。n個T1i(t)和T2i(t)分別經過傅立葉逆變換，加上循環前綴后形成另外兩個OFDM碼元。然后按照圖2的幀格式分別進行打包，打包后的數據經過數模變換形成s1(t)和s2(t)，分別同時通過第1個發射天線、第2個發射天線發送出去。

采用圖2

[1] [2] [3] 

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